DE2244866B2 - Elektro-pneumatischer Wandler - Google Patents

Description

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- verbessert.

zeichnet, daß beide Flächen zumindest annä- 25 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der hemd gleich sind. Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch beschrieben. Es zeigt

gekennzeichnet, daß die langgestreckte Anker- F i g. 1 einen Seitenaufriß des elektropneumati-

fläche parallel zu den Blattfedern (33,34) liegt. sehen Wandlers gemäß der Erfindung, der, wie sche-

30 matisch gezeigt ist, bei einem Gewebebahnführungssystem verwendet wird, und

F i g. 2 eine Draufsicht auf den elektropneumatischen Wandler nach F i g. 1.

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen In F i g. 1 ist schematisch ein elektropneumatischer

Wandler zum Modulieren eines Gasstromes in Ab- 35 Wandler 10 dargestellt, wie er bei einem Gewebehängigkeit von einem elektrischen Signal, bei dem bahn-Positionierungssystem verwendet wird, bei dem eine Ventilöffnung zum Durchtritt des Gases vorge- ein elektrischer Gewebebahn-Positionierungsdeteksehen ist in Verbindung mit einem Ventilverschluß- tor, wie z.B. eine fotoelektrische Gewebebahn-Posiglied zum Steuern des Gasstromes, das auf dem tionsabfühleinrichtung 11, über einen Verstärker freien Ende einer parallelogrammartig zwei Blattfe- 40 11a ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dessen dem aufweisenden, einseitig eingespannten Blatt- Amplitude den Abweichungen der Gewebebahn W federanordnung befestigt ist, mit welcher außerdem von einem bestimmten Bewegungsweg entspricht, der Anker eines von den elektrischen Signalen ge- Dieses Ausgangssignal wird über Leitungen 12 dem steuerten Elektromagneten fest verbunden ist, wobei elektropneumatischen Wandler 10 zugeführt. Luft eine Polfläche des Spulenkerns des Elektromagneten 45 wird von einer Quelle 13 bei einem im wesentlichen und eine Ankerfläche einander parallel gegenüberlie- konstanten niedrigen Druck darch einen Strömungsgen, begrenzer 14 und eine Leitung 15 dem elektropneu-

Bei einem derartigen Wandler wird die Erzeugung matischen Wandler zugeführt, und der Wandler moeines pneumatischen Ausgangssignals angestrebt, das duliert den Luftstrom durch die Leitung 15 und damit sich in einem gewissen Druckbereich entsprechend 50 den Druckabfall über den Begrenzer 14. Ein druckeinem elektrischen Signalbereich auf der Eingangs- empfindliches Betätigungsglied 16, wie z. B. eine seite gleichförmig ändert. Darüber hinaus ist es wün- Membran, ist so verbunden, daß sie auf den Druck in sehenswert, den Bereich der pneumatischen Aus- der Leitung 15 anspricht und einen Servomotor betägangssignale, die durch elektrische Eingangssignale tigt, der hier schematisch in Form eines hydraulierzeugt werden, einstellen zu können. Zu diesem 55 sehen Servoventil 17 dargestellt ist, das reversibel Zweck ist es erforderlich, die magnetische Kopplung ein Druckmittel, wie Gas oder Flüssigkeit, von einer zwischen Anker und Spulenkern des Elektromagne- Druckversorgungsquelle, wie z. B. einer Pumpe 18 ten zu verändern. Üblicherweise geschieht dies da- einem z. B. hydraulischen Positionierungsmotor 19 durch, daß der Luftspalt zwischen Anker und Spu- zuführt, der mit einer beweglichen die Gewebebahn lenkern verändert wird, wie z. B. der USA.-Patent- 60 führenden Anordnung 21 verbunden ist.
schrift 2 844 157 zu entnehmen ist. Diese Maßnahme Der elektropneumatische Wandler 10 besitzt einen

hat jedoch den grundlegenden Nachteil, daß hierbei festen Träger mit einer Basis 25, die in geeigneter die Abhängigkeit der magnetischen Kopplung von Weise mit einem Befestigungsflansch 26 versehen ist. der Größe des Luftspaltes stark nichtlinear ist, d. h. Eine pneumatische öffnung ist fest auf der Basis sehr stark zunimmt, wenn der Abstand zwischen An- 65 montiert und weist ein Öffnungsglied 27 auf, das in ker und Polfläche des Spulenkerns verringert wird. die Basis hineingeschraubt ist und an seinem oberen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Ende einen ringförmigen Ventilsitz 27 a bildet und eine Einstellungsmöglichkeit für die magnetische an seinem unteren Ende mit einer Schlauchkupplung

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29 versehen ist. Der elektropneumatische Wandler ist kerfläche zu schaffen, die etwa die gleichen Abmes-

vorzugsweise dicht neben dem druckempfindlichen sungen wie die Polfläche 51a besitzt. Die Befesti-

Betätigungsglied 16 angeordnet, um die Gesamtlänge gung 57 ist vorzugsweise in der Mitte zwischen den

der Leitung 15, die die Öffnung mit dem druckemp- Enden des Ankers 52 angeordnet, so daß der Anker

findlichen Betätigungsglied 16 verbindet, möglichst 5 nicht nur in axialer Ausrichtung mit dem Ventilver-

klein zu halten. schJußglied an diesem befestigt, sondern auch sym-

Ein Ventilverschlußglied 31 steuert den Luftstrom metrisch zu diesem angeordnet ist. Ein Zapfen 58 ist durch das Öffnungsglied 27 und besitzt eine Dicht- am Anker 52 versetzt von der Ankerbefestigungsfläche 31 α, die mit dem Sitz 27 α zusammenwirki, schraube 57 angebracht und erstreckt sich lose in um den Luftstrom durch die Öffnung zu blockieren, io eine Öffnung der Blattfedei 33, um ein Drehen des wenn das Ventilverschlußglied sich in seiner ge- Ankers relativ zur Blattfederanordnung zu verhinschlossenen Stellung befindet. Das Ventilverschluß- dem.

glied 31 ist so gehalten, daß es sich relativ zur Öff- Die Statoranordnung 51 ist in fixierter Beziehung nung von einer Blattfederanordnung, bestehend aus zum Öffnungsglied mittels einer Platte 61 fest monoberen und unteren Blattfedern 33 und 34, bewegen 15 tiert, die starr im Abstand von der Basis 25 mittels läßt. Ein Ende der Blattfedern 33 und 34 ist jeweils röhrenförmiger Träger 62 und Schrauben 63 gehalfest an der Basis an einer Stelle befestigt, die seitlich ten wird, welche sich durch die Platte 61 und die von der Öffnung versetzt ist, und die untere Blattfe- Träger 62 hindurch erstrecken und in die Basis einder wird in einem Abstand von der Basis mittels geschraubt sind. Die Statoranordnung ist fest auf der eines Abstandsblockes 35 gehalten, während die 20 Unterseite der Platte 61 befestigt und aus noch zu obere Bettfeder von der unteren Blattfeder mittels erläuternden Gründen derart angeordnet, daß sie eines zwischenliegenden Abstandsblockes 36 im Ab- winkelmäßig im Hinblick auf die Basis 61 um eine stand gehalten wird. Ein Klemmblock 37 liegt über Achse entsprechend der vertikalen Mittellinie des der oberen Feder, und die Blöcke und Blattfedern Ankers justiert werden kann. Wie gezeigt, erstreckt sind starr an der Basis 25 mittels einer Kopfschraube 25 sich eine Schraube 68 durch die Platte 61 und ist in 38 befestigt. Dübel 39 sind ebenso vorgesehen, um die Spitze des Statorkernes geschraubt, um eine Wineine Drehung der Blattfedern und Blöcke um die keljustierung der Statoranordnung um eine Achse Achse der Kopfschraube 38 zu verhindern. Die Blatt- senkrecht zum Luftspalt zwischen Stator und Anker federn erstrecken sich freitragend von den Blöcken und symmetrisch hinsichtlich der Polfläche 51a zu 35 bis 37 oberhalb des Öffnungsgliedes 27, und die 30 erlauben. Die Schraube 68 kann angezogen werden, äußeren Enden der Blattfedern werden mittels einer um die Statoranordnung in einer winkelmäßig ju-Abstandshülse 41, die zwischen der unteren und der stierten Position festzuhalten, und eine Befestigungsoberen Blattfeder angeordnet ist und eine Länge schraube 71 ist in die Platte 61 geschraubt, um mit gleich der Höhe des zwischenliegenden Blocks 36 be- der Spitze der Statoranordnung in Eingriff zu treten, sitzt, parallel im Abstand gehalten. Das Ventilver- 35 und dabei ebenfalls diese in der winkelmäßig justierschlußglied 31 wird mittels einer Hülse 42 von der ten Position zu halten.

Unterseite der unteren Blattfeder 34 in einem sol- Zur Begrenzung des Lufispalts zwischen dem An-

chen Abstand gehalten, daß die Blattfederanordnung ker 52 und der Polfläche 51 α des Stators ist eine Ju-

normalerweise die Dichtfläche 31 α auf dem Ventil- stierschraube 75 aus nichtmagnetischem Material,

glied gegen den Sitz 27α drückt. Das Ventilver- 40 wie z.B. aus Messing, in den Statorkern geschraubt

Schlußglied 31 ist starr an der Federanordnung mit- und erstreckt sich unter die Polfläche 51a, um mit

tels einer Schraube 44 befestigt, die sich durch das dem Anker in Eingriff zu treten und den minimalen

Ventilverschlußglied und die Abstandshülse 42 er- Luftspalt zwischen Stator und Anker zu begrenzen,

streckt und in die Abstandshülse 41 eingeschraubt Außerdem ist eine Kalibrierungsfeder vorgesehen

ist. 45 und hier in Form einer Schraubenfeder 81 gezeigt,

Ein Elektromagnet zur Betätigung des Ventilglie- die mit der unteren Blattfeder 34 in Eingriff steht

des enthält eine Statoranordnung 51 und einen An- und auf dieser mittels eines Knopfes 82 zentriert ist.

ker 52, der von der Statoranordnung durch einen Die Schraubenfeder erstreckt sich in eine Bohrung 83

Luftspalt getrennt ist. Die Statoranordnung 51 ist in der Basis und steht mit einem justierbaren An-

hier in der Form eines im wesentlichen E-förmigen 50 schlag in Form einer Schraube 84 im Eingriff, die in

Statorkernes gezeigt, der aus laminiertem ferroma- die Bohrung 83 eingeschraubt ist, um einen justierba-

gnetischem Material besteht und eine Polfläche 51 α ren Gegendruck auf die Blattfederanordnung in einer

an seiner Unterseite aufweist. Eine Spule 51 b, die Richtung aufzubringen und der Schließbewegung des

aus einer großen Anzahl von Windungen besteht, ist Ventilgliedes nachgiebig entgegenzuwirken. Bei die-

um das Mittelbein des Kernes gewickelt und erzeugt 55 ser Anordnung kann der Ventilschließdruck, der von

bei Erregung ein magnetisches Feld, das sich über den Blattfedern 33 und 34 auf das Ventilverschluß-

den Luftspalt durch den Anker 52 erstreckt. Der An- glied 31 ausgeübt wird, selektiv justiert werden. Eine

ker 52 ist fest an der Außenseite der Blattfederan- Abdeckung 91 ist vorgesehen.

Ordnung befestigt, bewegt sich als Einheit mit dieser Di- freitragende Federanordnung mit den Blattfe- und wird von der oberen Blattfeder 33 mittels einer 60 dem >>3 und 34 trägt am äußeren Ende das Ventil-Abstandshülse 56 im Abstand gehalten und an der Verschlußglied 31 und den Anker 52 und bewegt Blattfederanordnung mittels einer Kopfschraube 57 diese als Einheit relativ zur Öffnung entsprechend befestigt, die sich durch den Anker 52, die Hülse 56 einem elektrischen Signal, das an der Spule 52 der und die Feder 33 erstreckt und in die Abstandshülse Statoranordnung anliegt. Das Öffnungsglied 27 bildet 41 eingeschraubt ist. Dadurch ist der Anker fest am 65 einen Strömungsdurchgang, der groß im Verhältnis äußeren Ende der Blattfederanordnung und am Ven- zum Strömungsdurchgang im Begrenzer 14 ist, ur;d tilglied 31 befestigt. Der Anker 32 ist langgestreckt, der Ventilsitz 27 a und das Ventilverschlußglied 31 wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, um eine An- bilden eine Flächendichtung um die Öffnung, so daß

bereits eine sehr geringe Bewegung des Ventilver- bis das von dem Betätigungsglied 16 aufgenommene Schlußgliedes eine große Änderung der Strömung Drucksignal einen Zwischenwert, wie etwa 7,6 p/cm^! durch die Öffnung bewirkt. Erzeugt z. B. eine pneu- annimmt. Die Justierfeder 16 α für das pneumatische matische Druckversorgungsquelle 13 Druck von un- Betätigungsglied wird dann mittels der Justiergefahr 15,24 p/cm² und besitzt der Strömungsbegren- 5 schraube 16 b justiert, um das Servoventil 17 in seine zer 14 eine Querschnittsfläche von ungefähr neutrale oder Nullposition für diesen mittlerer 0,077 cm², so genügt eine Ventilbewegung von Druck zu bringen. Ein höheres elektrisches Signal 0,015 cm bis 0,02 cm. Die Blattfedern 33 und 34 wir- wird dann an die Spule 51b angelegt, und dei ken etwa wie ein Parallelogrammgestänge, um das Druckwechsel vermerkt. Wenn der Druckwechsel ge-Ventilverschlußglied fixiert zur Achse zu halten, die io ringer ist, als für die Betätigung des pneumatischen während der Bewegung des Ventilverschlußgliedes Betätigungsgliedes 16 erwünscht ist, wird der Winkel im wesentlichen parallel zur öffnung liegt. Der der Statoranordnung verkleinert, um die magnetische Schließdruck, der auf die Blattfederanordnung aufge- Kopplung zu vergrößern. Ist andererseits das pneubracht wird, kann selektiv mittels der Kalibrierungs- matische Signal größer als erwünscht, kann der Winfeder 81 unter Steuerung der Schraube 84 justiert 15 kel der Statoranordnung relativ zum Anker vergröwerden. ßert werden, um die magnetische Kopplung zwischen

Zur winkelmäßigen Einstellung der Statoranord- beiden zu verkleinern.

nung relativ zum Anker, um die magnetische Kopp- Da das Ventilverschlußglied 31 und der Anker 52 lung zwischen Stator und Anker und damit die Reak- fest am äußeren Ende der freitragenden Federanordtionsgeschwindigkeit des elektropneumatischen 20 nung verbunden sind, tritt im wesentlichen kein Spiel Wandlers zu justieren, wird der Stator anfangs relativ oder Reibung in der Befestigung des Ventilgliedes zum Anker um einen Winkel von ungefähr 30° ver- oder in der Verbindung des Ankers zum Ventilglied setzt, wie in F i g. 2 gezeigt. Ein elektrisches Signal auf, so daß die Hysterese minimal ist. Die freitrazwischen den Pegeln der Maximal- und Minimal- gende Doppelblattfederanordnung hält das Ventilsignale, das von dem elektrischen Signalgenerator 11, 25 verschlußglied und den Anker während der Be-12 erzeugt wird, wird dann an die Spule angelegt. Er- wegung in einer voreingestellten Stellung, während zeugt z. B. der elektrische Signalgenerator eine Span- die Winkeljustierung der Statoranordnung relativ nung von 16 Volt, wird eine mittlere Eichspannung zum Anker die magnetische Kopplung und damit die von ungefähr 10 Volt an die Spule 52 angelegt, und Geschwindigkeit der Wandlerreaktion verändert, so der von der Kalibrierungsfeder 81 aufgebrachte Ge- 30 daß eine im wesentlichen lineare Ansprechcharaktegendruck wird dann mittels der Schraube 84 justiert, ristik erhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Kopplung zwischen Anker und Polflächc des Spulen-Patentansprüche: kerns zu schaffen, bei der diese nichtlineare Abhängigkeit der magnetischen Kopplung von der GröLk

1. Elektropneumatischer Wandler zum Modu- des Luftspaltes nicht auftritt.

Heren eines Gasstromes in Abhängigkeit von 5 Diese Aufgabe wird eifindungsgemaß dadurch ge-

einem elektrischen Signal, bei dem eine Ventilöff- löst, daß sowohl die Polfläche des Spulenkerns des

nung zum Durchtritt des Gases vorgesehen ist in Elektromagneten als auch die Ankerflache um eine

Verbindung mit einem Ventilverschlußglied zum Achse senkrecht zu den Flachen drehbar relahv

Steuern des Gasstromes, das auf dem freien Ende zueinander verstellbar sind und mindestens eine der

einer parallelogrammartig zwei Blattfedern auf- io Flächen langgestreckt ist.

weisenden, einseitig eingespannten Blattfederan- Gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen der Er-

ordnung befestigt ist, mit welcher außerdem der findung sind beide Flächen zumindest annähernd

Anker eines von den elektrischen Signalen ge- gleich, und die langgestreckte Ankerflache hegt par ·

steuerten Elektromagneten fest verbunden ist, allel zu den Blattfedern.

wobei eine Polfläche des Spulenkerns des Elek- 15 Bei dem erfindungsgemäßen elektropneumatischen tromagneten und eine Ankerfläche einander par- Wandler bleibt somit bei der Einstellung der magneallel gegenüberliegen, dadurch gekenn- tischen Kopplung der Abstand der Polflächen konzeichnet, daß sowohl die Polfläche (51 a) des stant, und durch die winkelmäßige Einstellung wird Spulenkerns des Elektromagneten als auch die lediglich die Intensität des Krafthnienuberganges Ankerfläche (52 a) um eine Achse senkrecht zu 20 verändert. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die den Flächen drehbar relativ zueinander verstell- Linearität des Ansprechens gegenüber dem sonst gebar sind und mindestens eine der Flächen (51 λ, krümmten Verlauf der Signalkurven mit der nachtei-52 α) langgestreckt ist. ligen Folge des Auftretens von Hysterese wesentlich