DE2250802A1

DE2250802A1 - Pneumatische zeitsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2250802A1
Application number: DE2250802A
Authority: DE
Inventors: Robert Stanley Howlett
Original assignee: HIBEAM PRODUCTS Ltd
Current assignee: HIBEAM PRODUCTS Ltd
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4848877A; GB1356891A; US3807451A; SE389930B

Description

Int. Cl.:

F 15 b, 21/02

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

Deutsche KL: 60 a, 21/02

Offenlegungsschrift 2250 802

Aktenzeichen: P 22 50 802.7 Anmeldetag: 17. Oktober 1972

Offenlegungstag: 26. April 1973

Ausstellungspriorität: —

Unionspriorität Datum:
Land:
Aktenzeichen:

18. Oktober 1971

Neuseeland

165189

Bezeichnung:

Pneumatische Zeitsteuervorrichtung

Zusatz zu: —

Ausscheidung aus: —

Anmelder: Hibeam Products Ltd., Onehunga, Auckland (Neuseeland)

Vertreter gem. § 16 PatG: Schmetz, B., Dipl.-Ing., Patentanwalt, 5100 Aachen

Als Erfinder benannt: Howlett, Robert Stanley, Onehunga, Auckland (Neuseeland)

-M CSI

& 4.73 309 8)7/259

Dm.M^cruHCT? 51 AACHEN, den I4. Oktober 1972

BRUNO SCHMcTZ Augustastraße T4-16 -Telefon 50 3731

Patentanwalt

HI BEAM PRODUCTS LIMITED in Onehunga, Auckland (Neuseeland)

Beschreibung

Pneumatische Zeitsteuervorrichtung ■

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Zeitsteuervorrichtung.

Die meisten bekannten pneumatischen Zeitsteuervorrichtungen basieren bei ihrer Benutzung auf dem Zumessen eines bestimmten Luftvolumens in eine Kammer, wobei dieses Luftvolumen bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes ausreicht, den Betriebszustand eines Ventils dahingehend zu ändern, daß durch dieses ein Luftstrom unterbrochen oder herbeigeführt wird. Um ein annehmbares Maß an Genauigkeit der ausgewählten Zeit aufrechtzuerhalten, müssen zusätzliche Einrichtungen, wie Regler und Filter, benutzt werden, welche die Erhaltung eines hinreichend beständigen Zustandes der verwendeten Luft ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Zeitsteuervorrichtung zu schaffen, mittels welcher es möglich ist,eine Strömung eines Arbeitsmediums für eine vorbestimmte Zeitdauer herbeizuführen oder zu unterbrechen und dabei eine enge Toleranz hinsichtlich der Wiederholbarkeit der ausgewählten Zeitdauer zu erreichen, und zwar unabhängig von in dem benutzten Arbeitsmedium auftretenden Veränderungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine pneumatische Zeitsteuervorrichtung vor, welche sich gemäß dem Hauptanspruch dadurch kennzeichnet, daß sie innerhalb eines Gehäuses ein zu steuerndes Ventil,/ einen mit diesem Ventil in Wirkverbindung stehenden Auslöser, Organe zur Einstellung des Auslösers und

309817/0 259

22508Π?

Organe zur Begrenzung der Einstellung und damit der Auslösezeit des Auslösers aufweist.

Die Nachteile der bekannten pneumatischen Zeitsteuervorrichtungen werden mit der erfindungsgemäßen pneumatischen Zeitsteuervorrichtung insbesondere dadurch vermieden, daß die sich ergebende AuslSserzeit nicht durch in dem Arbeitsmedium auftretende ¥eränderungen beeinflußt wird, sondern lediglich von einem Auslöser abhängig ist, bei welchem es sich um eine mechanisch mit der erforderlichen Genauigkeit arbeitende Einrichtung handeln kann«

Die Erfindung sieht weiterhin vorteilhafte Ausfiüirungsformen der neuen pneumatischen Zeitsteuervorrichtung sowie der verschiedenen Teile derselben vor. Die Merkmale dieser vorteilhaften Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In den Zeichnungen ist die pneumatische ZeitSteuervorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der Zeitsteuervorrichtung bei Betrachtung derselben von einer Seite,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Zeitsteuervorrichtung bei Betrachtung derselben von der entgegengesetzten Seite,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Zeitsteuervorrichtung und

Fig. 4 eine den Auslöser der ZeitSteuervorrichtung zeigende Teilansicht derselben.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugsziffern bedeuten:

10 » Gehäuse

11 =* Steuerventil

12 « VentiLkugel

13 - Nockenscheibe

14 - Auslöserwelle

3i) ':) Π I 7 / 0 2 B ^f)

15 = Auslösemechanismus
Ιό = Vertiefung

17 = Scheibe .

18 — Vorsprung

19 = Skalenscheibe

20 — Einstellscheibe
■ 20a = Zeiger

21 = Welle

22 == Gehäusevorderwandung

23 = Arretierungsglied

24 = Scheibe

25 — Vorsprung

26 - Zahnritzel

27 = Zahnstange

28 = Kammer

29 = Kolben > 29a = Kolbenschaft

29b = Kolbenkopf

30 = Druckfeder

31 = Zapfen

31a — Verschlußplatte

32 = Gehäusewandung

33 = Anschlußstück ·

34 = Dichtung

35 = Bohrung

36 = Stifte'

Die in den Zeichnungen dargestellte Zeitsteuervorrichtung ist in einem Gehäuse 10 untergebracht. Um die Strömung eines Arbeitsmediuir.s, z.B. Luft, zu steuern, befindet sich in der Nähe der Rückseite des Gehäuses 10 ein Steuerventil 11. Bei diesem Steuerventil 11 handelt es sich inn ein mechanisch betätigtes Ventil ~ üblicher Bauart, welches mit einer Ventilkugel 12 versehen ist,, die'in das Ventil 11 eingedrückt werden muß, um dessen Betriebszustand r.u verändern. Zur Betätigung der Ventilkugel 12 ist eine Nockenscheibe I3 vorgesehen, welche auf einer von einen; Auslöser-

Λ()Ο_; p.1 7 / j·. 2 Rf₅

2750802

mechanismus 15 vorspringenden Auslöserwelle 14 angeordnet ist und an ihrem Umfang eine Vertiefung 16 besitzt. In dieser Vertiefung 16 lagert die Ventilkugel 12, wenn sich das Ventil 11 in seinem normalen, unbetätigten Zustand befindet.

Der Auslösermechanismus 15 ist von einer derartigen Bauart, daß er durch entsprechende Drehung der Auslöserwelle 14f die sich durch ihn erstreckt, aufgezogen wird und daß er bei seiner Freigabe der Welle 14 gestattet, sich unter seinem Einfluß und seiner Kontrolle allmählich in ihre Ausgangsstellung zurückzudrehen. Die Welle 14 springt von beiden Seiten des Auslösermechanismus 15, und zwar normal zu der Ebene desselben, vor. An dem kürzeren der beiden vorspringenden Teile der Welle 14ι welcher der Vorderseite des Gehäuses 10 zugekehrt ist, ist eine kreisförmige Scheibe 17 vorgesehen. Diese Scheibe 17 besitzt in einem Abstand von ihrer Mitte einen sich parallel zu der Welle 14 erstreckenden Vorsprung 18.

An der Vorderwandung 22 des Gehäuses 10 ist lösbar eine Skalenscheibe 19 angeordnet. Diese Skalenscheibe 19 ist mit einer Einteilung versehen, welche die Zeit anzeigt, die von der Auslöserwelle 14 für Winkelbewegungen benötigt wird. Der Auslösermechanis-0, mus 15 und die Skalenscheibe 19 entsprechen sich insofern, als die Skalenscheibe 19 in Übereinstimmung mit der Auslösezeit des Auslösermechanismus 15 eingeteilt ist. Wird der Auslösermechanismus ■ 15 durch einen anderen Auslösermechanismus ersetzt, so ist die Skalenscheibe 19 gegen eine passende andere Skalenscheibe auszuwechseln.

An einer Welle 21, die in der Vorderwandung 22 des Gehäuses 10, und zwar konzentrisch zu der Skalenscheibe 19 sowie quer zu dieser gelagert ist, ist eine Einstellscheibe 20 angebracht. Die Einstellscheibe 20 ist ihrerseits noch mit einem Arretierungsglied 23 versehen. An ihrem Umfang besitzt sie einen die Skalenscheibe 19 überstreichenden Zeiger 20a zur Einstellung und Anzeige der Auslösezeit der Zeitsteuervorrichtung.

3 0 9 8 17/0259

Die Welle 21, welche die Einstellscheibe 20 trägt, erstreckt sich durch die vordere Gehäusewandung 22 in das Innere des Gehäuses Dort ist auf der Welle 21 eine kreisförmige Scheibe 24 angeordnet, welche mit einem dem Vorsprung 18 der Scheibe 17 ähnlichen Vorsprung 25 versehen ist» Die beiden Scheiben, d.h. die Scheibe und die Scheibe 17, sind so angeordnet, daß sie sich in konzentrischer Lage zueinander befinden und daß der Vorsprung 25 der Scheibe 24 die Drehung der Auslöserwelle 14 begrenzt, wenn der Vorsprung 18 der Scheibe 17 gegen ihn zur Anlage kommt.

Zum Aufziehen des Auslösermechanismus 15 ist ein Zahnritzel 26 vorgesehen, welches auf der Auslöserwelle 14 zwischen dem Auslösermechanismus 15 und der Nockenscheibe 13 angeordnet ist. Weiterhin ist hierzu eine Zahnstange 27 vorgesehen und derart angeordnet, daß sie mit den Zähnen des Zahnritzel.s 26 in Eingriff steht. Die Zahnstange 27 weist hohlzylindrische Gestalt auf und ist in einer Kammer 28 angeordnet. Die Kammer 28 befindet sich innerhalb des Gehäuses 10 und ist quer zu der Auslöserwelle 14 gerichtet. Mit ihrem hohlen Innenraum lagert die Zahnstange 27, verschieblich auf dem Schaft 29a eines ebenfalls in der Kammer angeordneten sowie in diesem verschieblichen Kolbens 29. Der Kolben 29 wird in seiner Ausgangsstellung durch eine Druckfeder 30 gehalten, welche mit einem Ende -in den hohlen Innenraum seines Schaftes 29a eingreift und mit ihrem anderen Ende auf einem Zapfen 31 gelagert ist, der sich an eirier an der Gehäusewandung 32 befestigten, die Kammer 28 an dem entsprechenden Ende abschließenden Verschlußplatte 31a befindet. Das andere Ende der Kammer 28 ist durch ein Einlaß-Anschlußstück 33 abgeschlossen. Bei seiner Ausgangsstellung befindet sich der Kolben 29 mit seinem Kopf 29b in der Nähe des Anschlußstücks 33 an dem entsprechenden Ende der Kammer 28.

Der Kolben 29 dient zur Übertragung der Aufziehkraft für den Auslösermechanismus 15. Nach Ausführung einer Aufziehbewegung wird er durch die Wirkung der Druckfeder 30 in seine Äusgangslage zurückbewegt. Infolgedessen bewirkt er auch keine Schwankungen

3 0 9 8 17/0259

hinsichtlich der Verhältnisse bezüglich der Bewegung der Auslöserwelle 14, und zwar aufgrund der Reibung zwischen seiner Dichtung 34 und der Wandung der Kammer 28.

Die Kammer 28 ist außerdem mit einer quer durch diese verlaufenden seitlichen Bohrung 35 versehen. Durch diese Bohrung 35 erstreckt sich die Auslöserwelle 14· Ferner wird von ihr das auf der Auslöserwelle 14 befindliche Zahnritzel 26 derart aufgenommen, daß es mit der Zahnstange 27 inEingriff steht.

Bei der Benutzung der Zeitsteuervorrichtung spielen sich folgende Arbeitsvorgänge ab.

Zunächst wird der Kolben 29 mit Druckluft beaufschlagt, welche durch das Anschlußstück 33 In die Kammer 28 eintritt. Die« hat eine Verschiebung des Kolbens 29 und damit der Zehnstange 27 zur Folge, durch welche das Ritzel 26 der Auslöserwetle 14 in Drehung versetzt wird. Da sich die Scheibe 17 zusammen pit der Welle dreht, kommt der Vorsprung 18 der Scheibe 14 bei deren Bewegung gegen den entsprechenden Vorsprung 25 der Scheibe 24 zur Anlage· Infolgedessen wird das Maß der Drehbewegung der Welle 14 begrenzt und dementsprechend auch das Maß des Aufziehens des Auslösermechanismus 15.

Wenn die Welle 14 ihre Drehbewegung beginnt, findet auch eine Drehung der Nockenscheibe 13 statt, wodurch die Ventilkugel 12 in das Ventil 11 eingedrückt und hierdurch der Betriebszustand des Ventils 11 geändert wird.

Unmittelbar nachdem die Wirkung der Druckluft auf den Kolben 29 beendet wird, kehrt der Kolben 29 unter der Wirkung der Feder in seine Ausgangsstellung zurück. Die Zahnstange ?7 verbleibt dagegen in einer durch den Eingriff mit dem Zahnritzel 26 bedingten Stellung. Bei Beendigung der Wirkung der Druckluft auf den Kolben 29 beginnt dann die Auslöserzeit, während welcher die Auslöser-

3098 17/0259

2750802

welle 14 unter der Wirkung und Kontrolle des Auslösermechanismus

15 steht. Während der Auslösermechanismus 15 abläuft, dreht sich die Welle 14 in entgegengesetzter Richtung, bis die Vertiefung

16 der Nockenscheibe I3 den Punkt erreicht, an welchem die Ventilkugel 12 in sie einfällt und infolgedessen eine erneute Änderung des Betriebszustandes des Ventils 11 bewirkt. Abgesehen davon wird beim Ablaufen des Auslösermechanismus die Zahnstange 27 durch das Zahnritzel 26 in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt, bei welcher*sie längs des Schaftes 29a des Kolbens 29 gleitet.

In vielen Fällen ist es wichtig, daß das Ventil 11, dessen Steuerung durch die Vorrichtung erfolgt, nahezu augenblicklich betätigt wird. Dies ist aber nicht möglich, wenn das Zahnritzel 26 an der Auslöserwelle I4 starr befestigt ist. Die bevorzugte -.Ausführungsform, vergl. Fig. 4, sieht daher vor, daß das Zahnritzel 26 an der Nockenscheibe 13 mittels Stiften 36 befestigt ist, welche sich derart zwischen den einander gegenüberligenden Stirnflächen der Nockenscheibe 13 und des Zahnritzels 26 erstrecken, daß zwischen diesen ein ausreichendes Maß an totem Spiel vorliegt. . Hierdurch wird erzielt, daß dann, wenn die Nockenscheibe I3 mit dem Rand ihrer Vertiefung 16 die Ventilkugel 12 erreicht, der auf die Ventilkugel 12 wirkende Luftdruck bewirken kann, daß die Nockenscheibe I3 um das Maß ihres toten Spiels verschoben und damit der Ventilkugel 12 ein augenblicklicher Eintritt in die Vertiefung l6 ermöglicht wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gibt daher die Möglichkeit, eine Strömung von Luft oder einem anderen Medium für eine vorbestimmte Zeitdauer herbeizuführen oder zu unterbrechen. Das Hauptmerkmal der Vorrichtung besteht dabei darin, daß die eingestellte Zeitdauer wiederholbar ist und daß diese Zeitdauer bei geringer Toleranz nicht schwankt, was sonst infolge von Veränderungen in der Luft oder dem anderen Medium, beispielsweise infolge des Drucks, der Fall ist.

Bewegung

3-09817/025 9

Claims

Ansprüche

Pneumatische Zeitsteuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie innerhalb eines Gehäuses (10) ein zu steuerndes Ventil (11), einen mit diesem Ventil (11) in Wirkverbindung stehenden Auslöser (15), Organe zur Einstellung des Auslösers (15) und Organe zur Begrenzung der Einstellung und damit der Auslösezeit des Auslösers (15) aufweist.
2. Zeitsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser (15) einen Mechanismus aufweist, der durch die Drehung einer mit ihm verbundenen Well* (14) aufziehbar ist und bei seiner Freigabe eine allmähliche Rückbewegung dieser Welle (14) unter seinem Einfluß und seiner Kontrolle in ihre Ausgangsstellung gestattet.
3. Zeitsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe zur Einstellung des Auslösers (15) bestehen aus einer innerhalb des Gehäuses (10) befindlichen Kammer (28), einem unter der Wirkung einer Feder (30) stehenden, in der Kammer (28) verschieblich angeordneten Kolben (29), einer mit dem Kolben (29) in Arbeitsverbindung stehenden sowie in ein auf der Auslöserwelle (14) angeordnetes Zahnritzel (26) eingreifenden Zahnstange (27) und einem den Eintritt von Druckluft in die Kammer (28) hinter den Kolben (29) gestattenden Anschlußstück (33).
4. Zeitsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (29) quer zu der Auslöserwelle (14) verläuft und daß sie eine seitliche die Auslöserwelle (14) und das Zahnritzel (26) aufnehmende Bohrung (35) besitzt, welche den Eingriff des Zahnritzels (26) mit der Zahnstange (27) gestattet.
5. Zeitsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 41 dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (29) unter der Wirkung einer

309817/0259

Druckfeder (30) steht, welche ihn bis zur Einwirkung von Druckluft in einer gegen das Anschlußstück (33) anliegenden Stellung hält.
6. Zeitsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5$ dadurch gekennzeichnet, daß die Organe zur Begrenzung der Einstellung und damit der Auslösezeit des Auslösers (15) bestehen aus einer auf der Auslösrwelle (14) angeordneten Scheibe (17), einer dieser gegenüberliegend und zu derselben konzentrisch angeordneten ähnlichen zweiten Scheibe (24)» welche sich auf einer Welle (21) befindet, die von einem außerhalb des Gehäuses (lo) vorgesehenen Betätigungselement (20) ausgeht, wobei die zweite Scheibe (24) von dem Betätigungselement". (20) ortsfest in ihrer Stellung gehalten wird, und aus an den beiden Scheiben (17, 24) vorgesehenen Vorsprüngen (18, 25), welche derart angeordnet sind, daß bei Drehung der Scheibe (17) mit der Auslöserwelle (14) deren Vorsprung (18) gegen den Vorsprung (25) der zweiten Scheibe (24) zur Anlage gelangt.
7. Zeitsteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (20) aus einer an der sich zu der zweiten Scheibe (24) erstreckenden Welle (21) angeordneten Einstellscheibe (20) besteht, daß ein mit dieser Einstellscheibe (20) in Verbindung stehendes Arretierungsglied (23) zur Arretierung der zweiten Scheibe (24) in einer bestimmten Winkelstellung vorgesehen ist und daß lösbar an der Außenseite des Gehäuses (10) eine Skalenscheibe (19) befestigt ist, welche eine die Auslösezeit in Abhängigkeit von der Winkeldrehung der Auslöserwelle (14) anzeigende Einteilung besitzt.
8. Zeitsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Ventil (11) um ein mechanisch betätigbares Kugelventil handelt und daß zur Betätigung der Kugel (12) dieses Ventils (11) eine Nockenscheibe (13) vorgesehen ist, welche sich auf der Äuslöserwelle (14) befindete

309817/0 259

< 225Π802

AO
9. Zeitsteuervorrichtung nach Anspruch θ, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (13) an ihrem Umfang mit ein**· Vertiefung (16) versehen ist, in welche die Ventilkugil (Xt) tifltef Änderung des Betriebszustandes des Ventils (11) eintreten kann.
10. Zeitsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnritzel (26) auf der Auslöserwelle (14) zwischen dem Auslösermechanismus (15) und der Nockenscheibe (13) angeordnet ist, daß das Zahnritael (Ä6) mit der Nockenscheibe (13) durch eine Anzahl von Stiftet! (#6) Virbunden ist, welche sich zwischen den einander zugekehrten Flächen der Nockenscheibe (13) und des Zahnritzels (26) erstrecken und daß die Nockenscheibe (13) starr auf der Auslöserwelle (14) sitzt, während das Zahnritzel (26) begrenzt drehbar auf dieser lagert.
11. Zeitsteuervorrichtung nach Anspruch 10, dJtdttreJl gekemilielehnet, daß die Stifte (36) das Zahnritzel (26) mit der nockenscheibe (13) derart verbinden, daß zwischen diesen ein genügendes Maß an totem Spiel vorliegt, um einen augenblicklichen Eintritt der Ventilkugel (12) in die Vertiefung (16) der Arretierscheibe (13) zu ermöglichen.

3098 17/0259

Leerseite