DE2227778A1

DE2227778A1 - Druckwandler

Info

Publication number: DE2227778A1
Application number: DE2227778A
Authority: DE
Inventors: Johann Siebenhuener-Heinl
Original assignee: Knorr Bremse GmbH
Current assignee: Knorr Bremse GmbH
Priority date: 1972-06-07
Filing date: 1972-06-07
Publication date: 1973-12-20

Description

Druckwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler zur Verstärkung eines zu niedrigen Strömungsmitteleingangsdruckkes in einen höheren Strömungsmittelausgangsdruck, wobei eine den Ausgangsdruck liefernde Ausgangskammer mit einem ersten, doppeltwirkenden Ventilglied und eine Steuerkammer mit einem zweiten Ventilglied vorgesehen sind, ferner das erste Ventilglied von Strömungsmitteldruck in der St-euerkammer beaufschlagt ist und, davon gesteuert, die Ausgangs kammer mit einer Strömungsmittelhochdruckquelle bzw. einer Rücklaufleitung verbindet, während das zweite Ventilglied vom Eingangsdruck beaufschlagt ist und, gesteuert davon, die Verbindung zwischen der mit der Strömungsmittelhochdruckquelle über einen Kanal im ersten Ventil glied kommunizierenden Steuerkammer und einer Rücklaufleitung öffnet bzw. sperrt.
Derartige Wandler dienen insbesondere als fluidischpneumatische Wandler, um einen niedrigen, pneumatischen Fluiddruck in einen für pneumatische Steuersysteme geeigneten Luftdruck umzuwandeln. Die hohe Änsprechempfindlicii keit erlaubt die Kopplung solcher Wandler mit benannten Strömungselementen einerseits, während sie andererseits zur Steuerung pneumatischer Zylinder ode als vorsteuerungsgerät für pneumatische Kolbenventile bzw. hydraulische Geräte beispielsweise eingesetzt werden können.
Wandler der eingangs angegebenen Art sind bekannt.
Dabei sind Ausganskammer und Steuerkammer sowie das erste und zweite Ventilglied koaxial zueinander in einem Gehäuse angeordnet, ferner ist das erste, doppeltwirkende Ventilglied über eine flexible Membran in Gehäuse gehalten, welche die Ausgangskammer von der Steuerkamme.r trennt. Die f,teuerkammer steht über einen Kanal in ersten Ventilglied mit einer Strömungsmittelhochdruckquelle in Verbindung, außerdem über eine zu diesen Ventilglied koaxiale Düse mit einer Rücklaufleitung, welche ebenso wie die der Ausgangskammer zv.geordnete Rücklauf].eitung im Falle eines fluidisch-pneumatischen Wandlers in die freie Atmosphare führt. Vor der besagten Düse der Steuerkammer ist das plattenförmige, zweite Ventilglied angeordnet, gehalten von einer zweiten flexiblen, in dem Gehäuse eingespannten Membran. In den der Düse abgewandten Raum zwischen dieser Membran und dem Gehäuse mündet eine Zufuhrleitiuig für das Ströinungsmittel mit den niedrigen Eingangsdruck.
In Ruhestellung des zweiten Ventilgliedes, d. h.
bei fehlendem Eingangsdruck, gibt das zweite Ventilglied die zugehörige Düse frei, so daß die Steuerkammer mit der zugehörigen Rücklaufleitung bzw. der freien Atmosphäre verbunden ist. Der Strömungsmitteldruck auf der der ateuerkammer abgewandten Seite der Membran des zweiten Ventilgliedes, herrührend von der Strömungsmittelhochdruckquelle, an welche der Wandler angeschlossen ist, belastet das zweite Ventilglied dann auf die Steuerkammer zu, so daß die Ausgangskammer von der zugehörigen Rücklaufleitung bzw. der freien Atmosphäre abgesperrt und mit der Strömungsmittelhochdruckquelle verbunden ist. Wird das erste, plattenförmige Ventilglied von dem Strömungsmittel mit niedrigem Eingangsdruck beaufschlagt, dann schließt es die Düse der Steuerkammer, so daß sich darin mittels des über den Kanal im ersten Ven-t ilglied zuströmenden Strömungsmittels ein höherer Druck aufbaut. Dies hat zur Folge, daß das zweite Ventilglied umschaltet, dX h. vo-n der Steuerkammer eg bewegt wird, so daß die Ausgangskammer nunmehr von der Strömungsmittelhochdruckquelle abgesperrt und mit der zugehörigen Rücklaufleitung bzw.
der freien Atmosphäre verbunden ist; Nachteilig bei diesem bekannten Waudler ist es, daß zumindest in der vorstehend geschilderten ersten Stellung der beiden Ventilglieder ständig Strömungsmittel von der Strömungsmittelhochdruckquelle durch den Kanal im ersten Ventilglied, die Steuerkammer und deren Düse in die zugehörige Rücklaufleitung bzw. in die freie Atmosphäre strömt.
Der Wandler ist daher mit einem relativ hohen Strömungsmittelverbrauch behaftet, der bei einem fluidisch-pneumatischen Wandler für einen Arbeits- bzw. Ausgangsdruck zwischen 2 bis 10 atü und einen Steuer- bzw. Eingangsdruck kleiner als 6 in bar bei einem Ausgangsdruck von 5 atü bzw kleiner als 10 m bar bei einem Ausgangsdruck von 10 atü mit einem Durchgang von etwa 4 ittn etwa 2,6 1/min beispielsweise betragen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wandler der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem keinerlei Strömungsmittelverbrauch gegeben ist.
Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das zweite Ventilglied zwischen den Kanal ipi ersten Ventilglied und einem zur Steuerkammerrücklaufleitung führenden Kanal angeordnet und zum wechselweisen Verschließen diesen beiden Kanäle doppcltwirlpiend ausgebildet ist.
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei einfachstein Aufbau in jeder Stellung der beiden Ventilglieder keine Verbindung zwischen Strömungsmittelhochdruckquelle, an welche der Wandler angeschlossen ist, und der Rücklaufleitung der Steuerkammer gegeben ist, also kein ständiger Strc,-mungsmittelabfluß auftritt.
In weiterer Vervollkommnung der Erfindung ist eine solche Anordnung des zweiten Ventilgliedes vorgesehen, daß es in Ruhestellung, d. h. bei fehlendem Eingangsruck, den Kanal zur Steuerkammerrücklaufleitung schließt, während der Kanal im ersten Ventilglied geöffnet ist.
Vorteilhafterweise ist veiterhin eine solche Anordnung der von der Ausgangskammer zu deren Rücklaufleitung bzw. zur Strömungsmittelhochdruckquelle führenden Kanäle vorgesehen, daß in Ruhestellung des zweiten Ventilgliedes die Ausgangskammer durch das erste Ventilglied von dem zur Strömungsmittelhochdruckquelle fürjrend en Kanal abgesperrt und mit dem zur Rücklaufleitung führenden Kanal verbunden ist.
Nachstehend ist eine Ausführungsform des erfindung gemäßen Wandlers an Hand der Zeicrnung beispielsweise beschieben, deien einzige Figur einen Längsschnitt dadurch zeigt.
In einem Gehäuse 1 sind ein erstes.Ventilglied 2 und ein zweites Ventilglied 3 axial beweglich angeordnet, jeweils gehalten von einer in dem Gehäuse 1 eingespannten, flexiblen Membran 4 bzw. 5.
Das erste Ventil glied 2 ist einer Ausganskammer 6 zugeordnet, das zweite Ventilglied 3 einer Steuerkammer 7. Beide Ventilglieder 2 und 3 sind jeweils doppeltwirkend ausgebildet und mit zwei konischen Verschlußflächen 8 versehen.
Die Ausgangskammer 6 steht ständig mit einem Anschluß 9 in Verbindung, an welchem eine zu einem Verbr«ucher führende Leitung anbringbar ist, um den in der Ausgangskammer 6 erzeugten Strömungsmittelausgangsdruck weiter zu leiten. Weiterhin sind beiderseits der Ausgangskammer 6 bzw. der beiden Verschlußflächen b vom Ventilglied 2 zwei Kanäle 10 und 11 vorgesehen, welche zu einem Anschluß 12 bzw. 13 führen. An dem Anschluß 12 ist eine zu einer Strömungsmittelhochdruckquelle fuhrende Leitung anbringbar, am Anschluß 13 eine Rücklaufleitung, welche j jedoch auch fehlen kann, so daß der Anschluß 13 unmittelbar in die freie Atmosphäre mündet.
In die Steuerkammer 7 mündet einerseits ein Kanal 14 im ersten Ventilglied 2, der mit dem Kanal 10 kommuniziert. Andererseits mündet in die Steuerkammer 7 ein Eanal 15, welcher mit einem Anschluß 16 für eine Rücklaufleitung kommuniziert, die Jedoch auch fehlen kann, so daß der Anschluß 16 unmittelbar in die freie Atmosphäre mündet.
In den Raum 17 zwischen Gehäuse 1 und Membran 5 auf deren der Steuerkammer 7 abgewandten Seite mündet ein Anschluß 18 fiir die Zufuhr von Strömungsmittel mit dem niedrigen Eingangsdruck.
Der Wandler funktioniert folgendermaßen. In der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung der Ventilglieder 2 und 3, in welcher im Rauin 17 im wesentlichen kein Strömungsmitteldruck vorliegt, sich das Ventilglied 3 also in Ruhestellung befindet, schließt es mit der in der Zeichnung oberen Verschlußfläche 3 den Kanal 15 ab, während der Kanal 14 geöffnet ist. ))ie Steuerkammer 7 ist also vom Kanal 15 und dem RücKlaulleitungsarlschluß 16 abgesperrt, kommuniziert jedoch über die Kanäle 14 und 10 mit dem Anschluß 12, so daß die Steuerkammer 7 mit den voll der Strömungsmittelhochdruckquelle, welche an den Anschluß 12 angeschlossen ist, gelieferten Strömungsmittel beaufschlagt ist, also in der Steuerkammer 7 ein relativ hoher Druck aufgebaut ist. Dies hat z11r Folge, daß das Ventilglied 2 von der Steuerkammer 7 weg belastet wird und mit der in der Zeichnung oberen Verschlußfläche 8 gegen den zugehörigen Sitz an Gehäuse 1 gedrückt ist, so daß die Ausgangskammer 6 los Kanal 10 und dem Anschluß 12 abgesperrt ist, somit auch von der Strömungsmittelhochdruckquelle. Dagegen kommuniziert die Ausgangskammer 6 über den Kanal 11 mit dem Anschluß 13, d. h. der zugehörigen Rücklaufleitung bzw. der freien Atmosphäre.
Wird der Raum 17 über den Anschluß 18 von Strömungsmittel mit niedrigem Eingangsdruck beaufschlagt, dann bewegt sich das zweite Ventilglied 3 aus der in der Zeichnung wiedergegebenen Ruhestellung nach unten, um den Kanal 14 im ersten Ventilglied 2 zu verschließen und den Kanal 15 zu öffnen, so daß das in der Steuerkammer 7 enthaltene Strömu.ngsmittel zum Rücklaufleitungsanschluß 16 abfließen kann. Dies hat zur Folge, daß das Verschlußglied 2 auf Grund des Strömungsmitteldruckes auf der der Steuerkammer 7 abgewandten Seite der Membran 4 aus der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung nach oben verschoben wird, so daß dessen untere Verschlußflächc 3 am zugehörigen Sitz des Gebrnises 1 anliegt, während die obere Verschlußfläche 8 abhebt. Die Ausgangskammer 6 wird also vom Kanal 11 und dem Anschluß 13 bzw. der daran angeschlossenen Rücklaufleitung oder der freien Atmosphäre abgesperrt und stattdessen mit dem Kanal 10 und dem Anschluß 12 bzw. der damit verbundenen Strömungsmit telhochdruckquelle verbunden.
In Reiner der beiden geschilderten Stellungen ist eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 12 und 16 gegeben, da das zweite Ventilglied 3 entweder mit der in der Zeichnillig oberen Verschlußfläche 8 den Kanal 15 oder mit der unteren Verschlußfläche 8 den Kanal 14 verschließt. Es ist also wirksam verhindert, daß ein Teil des von der mit des Anschluß 12 verbundenen Strömungsmittelhochdruckquelle gelieferten Strömungsmittels ständig ungenutzt abfließt. Der Wandler arbeitet also ohne Strömungsmittelverbrauch.
Der Wandler wird vorzugsweise als fluidisch-pneumatischer Wandler eingestzt. Dabei wird der Raum 17 über den Anschluß 18 mit Niederdrucksteuerluft beaufschlagt und der Anschluß 12 mit eiener geeigneten Druckluftquelle verbunden. Die Anschlüsse 13 und 16 können unmittelbar in die freie Atmosphäre münden.

Claims

Ansprüche

1. Wandler zur Verstärkung eines niedrigen Strömungsmitteleingangsdruckes in einen höheren Strömungsmittelausgangsdruck, wobei eine den Ausgangsdruck liefernde Ausgangskammer mit einem ersten, doppeltwirkenden Ventilglied und eine Steuerkammer mit einem zweiten Ventilglied vorgesehen sind, ferner das erste Ventilglied vom Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer beaufschlagt ist und, davon gesteuert, die Ausgangskammer mit einer Strömungsmittelhochdruckquelle bzw einer Rücklaufleitung verbindet, während das zwei te Ventilglied vom Eingangsdruck beaufschlagt ist und, gesteuert davon, die Verbindung zwischen der mit der Strö mungsmittelhochdruckquelle über einen Kanal im ersten Ventilglied kommunizierenden Steuerkammer und einer Rücklaufleitung öffnet bzw. sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilglied (3) zwischen dem Kanal (14) im ersten Ventilglied (2) und einem zur Steuerkammerrücklaufleitung (16) führenden Kanal (15) angeordnet und zum wechselweisen Verschließen dieser beiden Kanäle (14 und 15) doppeltwirkend ausgebildet ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung des zweiten Ventilgleides (3), daß es in Ruhestellung, d. h. bei fehlendem Eingangsdruck, den Kanal (15) zur Steuerkammerrückfleitung (16) schließt, während der Kanal (14) im ersten Ventilglied (2) geöffnet ist.

3. Wandler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der von der Ausgangskammer (6) zu deren Rücklaufleitung (13) bzw. zur Strömungsmittelhochdruckquelle führenden Kanäle (11 und 10), daß in Ruhestellung des zweiten Ventilgliedes (3) die Ausgangskammer (6) durch das erste Ventilglied (2) von dem zur Strömungsmittelhochdruckquelle füirendcn Kanal (10) abgesperrt und mit dem zur Rücklaufleitung (13) führenden Kanal (11) verbunden ist.

L e e r s e i t e