DE2309797A1 - PRESSURE TRANSDUCER - Google Patents
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Description
DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANNDR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE DR. RER. NAT. K. HOFFMANN
0.SM(MONCHENn · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (08U) 911087 2309/97 0.SM (MONCHENn ARABELLASTRASSE 4 TELEFON (08U) 911087 2309/97
Aktiebolaget 8ssa, S-597 00 Ätvidaberg / SchwedenAktiebolaget 8ssa, S-597 00 Ätvidaberg / Sweden
DruckwandlerPressure transducer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckwandler, in dem
ein im wesentlichen konzentrisch in einen äußeren Zylinder eingepaßter innerer Zylinder mit einem Deckel des äußeren
Zylinders verbunden ist, in dem ein großer Kolben und ein kleiner Kolben miteinander verbunden sind und der große
Kolben im äußeren Zylinder und der kleine Kolben im Inneren Zylinder verschiebbar sind, wobei der innere Zylinder mit
einem Anschluß im Deckel verbunden ist.The invention relates to a pressure transducer in which an inner cylinder fitted substantially concentrically in an outer cylinder is connected to a cover of the outer cylinder in which a large piston and a small piston are connected and the large one
Pistons in the outer cylinder and the small piston in the inner cylinder are displaceable, the inner cylinder being connected to a connection in the cover.
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Es sind bereits verschiedene Ausführungen von Druckwandlern bekannt. Normalerweise sind die zwei konzentrischen Zylinder zu einem solchen Zusammenbau ausgelegt, daß sie starr miteinander gekuppelt werden. Es ist dann außerordentlich wichtig, dafl die Zylinder und Kolben genau geradlinig hergestellt werden und so, daß sie nach dem Zusammenbau eine zueinander konzentrische und parallele Lage einnehmen. In diesem Zusammenhang bestehen beträchtliche Schwierigkeiten darin, die Zylinder gerade herzustellen und sie so zusammenzubauen, daß sie zueinander parallel sind. Wenn dieses Ziel nicht erreicht wird, ergeben sich Spannungen zwischen den Kolben und Zylindern, wenn sich die Kolben bewegen. Das führt dazu, daß sich die Kolben träge bewegen und überflüssige Abnutzung an Dichtungen und Führungen auftritt.There are already different versions of pressure transducers known. Typically, the two concentric cylinders are designed to be assembled so that they are rigid with one another be coupled. It is then extremely important that the cylinders and pistons are made precisely in a straight line and so that they assume a mutually concentric and parallel position after assembly. In this context there are considerable difficulties in making the cylinders straight and assembling them so that they are parallel to each other. If this goal is not achieved, there will be tension between the pistons and cylinders, when the pistons move. This causes the pistons to move sluggishly and unnecessary wear on seals and guides occurs.
Bei anderen Ausführungen läuft der große Kolben mit großem Spiel In einem äußeren Zylinder und ist mit Hilfe einer quer über den Zylindern gespannten Membran abgedichtet. Diese Membran ist beträchtlichen Beanspruchungen ausgesetzt, z.B. in Form von Saugdruck. Die Membran ist gegenüber Beschädigung empfindlich und ermöglicht nur einen begrenzten Hub.In other designs, the large piston runs with a large clearance in an outer cylinder and is transverse with the help of a sealed over the cylinders tensioned membrane. This membrane is exposed to considerable stresses, e.g. in Form of suction pressure. The membrane is sensitive to damage and allows only a limited stroke.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckwandler der eingangs genannten Art ohne die oben beschriebenen Nachteile zu schaffen, welcher einfach und vorteilhaft herzustellen und zu warten 1st.The invention is therefore based on the object of a pressure transducer of the type mentioned at the outset without the disadvantages described above, which can be manufactured easily and advantageously and wait 1st.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere Zylinder zum Ermöglichen eines Fluchtungsfehlers des kleinen Kolbens relativ zum äußeren Zylinder schwenkbar angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the inner cylinder to allow for a misalignment of the small piston is arranged pivotably relative to the outer cylinder.
Dadurch wird die Notwendigkeit schwieriger und daher kostspieliger Bearbeitung des Deckels und Endabschnitts desThis makes the need more difficult and therefore more costly Machining of the lid and end section of the
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äußeren Zylinders vermieden. Es ist auch möglich, eine einfachere Version des äußeren Zylinders zu verwenden, als es bisher der Fall war, und es können herkömmliche Rohre, beispielsweise in Form kaltgezogener Hydraulikrohre, verwendet werden. Damit wird es auch möglich, einen langen Hub und ein hohes Druckumwandlungsverhältnis zu erzielen, während die Gefahr eines Lecks verringert wird.outer cylinder avoided. It is also possible to use a simpler version of the outer cylinder than that has hitherto been the case, and conventional pipes, for example in the form of cold-drawn hydraulic pipes, can be used will. This also makes it possible to achieve a long stroke and a high pressure conversion ratio while the The risk of a leak is reduced.
Ein zweckmäßiges AusfUhrungsbeispiel ist so aufgebaut, daß sich ein vom Deckel wegragender Zapfen um eine gewisse Entfernung in den inneren Zylinder erstreckt und den Schwenkmittelpunkt des inneren Zylinders bildet, und der Zapfen gegenüber der Bohrung des inneren Zylinders abgedichtet ist und den inneren Zylinder über eine Leitung mit dem Anschluß verbindet. Der Zapfen, welcher einen Teil des Deckels bilden oder auf verschiedene Weise im Deckel befestigt sein kann, ist einfach herzustellen und macht den Zylinder auf einfache Weise schwenkbar.An expedient AusfUhrungsbeispiel is so constructed that a pin protruding from the cover extends a certain distance into the inner cylinder and the pivot center of the inner cylinder forms, and the pin is sealed against the bore of the inner cylinder and connects the inner cylinder to the connector via a conduit. The pin that forms part of the lid or can be fixed in the lid in various ways, is easy to manufacture and makes the cylinder simple Way swiveling.
Bei einem anderen AusfUhrungsbeispiel wird der innere Zylinder mittels einer im äußeren Zylinder angeordneten Verriegelungseinrichtung auf dem Zapfen gehalten, und darüber hinaus sind die zwei Abschnitte der Kammer im äußeren Zylinder miteinander verbunden. Die zwei Abschnitte sind jeweils an einer Seite des inneren Zylinders angeordnet, und die Kammer wird durch den Deckel und den Kolben abgegrenzt. Zusätzlich ist in der Wand des äußeren Zylinders oder im Deckel ein sich in diese Kammer öffnender Durchlaß vorgesehen. Das Ergebnis dieser Anordnung ist, daß der gesamte Druck rund um den inneren Zylinder derselbe ist, und weil der Zapfen und der kleine Kolben dieselbe Querschnittsfläche haben, ist es möglich, den inneren Zylinder von Verschiebekräften zu entlasten.In another exemplary embodiment, the inner cylinder held on the pin by means of a locking device arranged in the outer cylinder, and beyond the two sections of the chamber in the outer cylinder are connected to one another. The two sections are each on one Side of the inner cylinder, and the chamber is delimited by the cover and the piston. Additionally is a passage opening into this chamber is provided in the wall of the outer cylinder or in the cover. The result of this The arrangement is that all of the pressure around the inner cylinder is the same, and because of the pin and the small piston have the same cross-sectional area, it is possible to relieve the inner cylinder of displacement forces.
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Gemäß einem weiteren AusfUhrungsbeispiel hat ein Teil des inneren Zylinders Im wesentlichen die Form einer Kugelzone, deren Oberfläche zumindest teilweise so angeordnet ist, daß sie mit der Innenwand des äußeren Zylinders in Berührung steht und deren Mittelpunkt im wesentlichen mit dem Schwenkmittelpunkt zusammenfällt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den größten Außendurchmesser des inneren Zylinders kleiner als den inneren Durchmesser des äußeren Zylinders zu machen. Abhängig vom Durchmesser des äußeren Zylinders kann es wünschenswert »sein, eine gewisse Führung für den inneren Zylinder vorzusehen.According to a further exemplary embodiment, part of the inner cylinder essentially the shape of a spherical zone, the surface of which is at least partially arranged so that it is in contact with the inner wall of the outer cylinder stands and the center of which coincides essentially with the pivot center. There is another possibility in making the largest outer diameter of the inner cylinder smaller than the inner diameter of the outer cylinder do. Depending on the diameter of the outer cylinder, it may be desirable to have some guidance for the inner one Provide cylinder.
Es ist auch vorteilhaft, eine Feder vorzusehen, Insbesondere eine Schraubenfeder, welche auf den großen Kolben in einer seiner Bewegungsrichtungen wirkt. Die Stärke dieser Feder kann so gewählt werden, daß auf den großen Kolben eine zweckmäßige Rückführkraft aufgebracht wird und sie auch das Druckwandelverhältnis beeinflußt, welches erreicht werden kann.It is also advantageous to provide a spring, in particular a coil spring which acts on the large piston in one of its directions of movement. The strength of this pen can be chosen so that an appropriate return force is applied to the large piston and so does the pressure conversion ratio affects which can be achieved.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckwandler, und1 shows a longitudinal section through a pressure transducer according to the invention, and
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel des Druckwandlers. Fig. 2 is a longitudinal section through another embodiment of the pressure transducer.
Der in Fig. 1 dargestellte Druckwandler 1 ist mit einem äußeren Zylinder 2 versehen, dessen eines Ende mit einem eingeschraubten oder In anderer Weise am Ende des Zylinders befestigten Deckel J> verschlossen 1st. Das andere Ende des äußeren Zylinders 2 ist im dargestellten Fall mit einem abgedichteten Deckel 4-versehen. Ein großer, mit einer Dichtung 5The pressure transducer 1 shown in FIG. 1 is provided with an outer cylinder 2, one end of which is closed with a screwed-in cover or a cover J> fastened to the end of the cylinder in some other way. The other end of the outer cylinder 2 is provided with a sealed cover 4 in the illustrated case. A big one, with a seal 5
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versehener Kolben 6 ist im äußeren Zylinder 2 hin- und herbeweglich angeordnet. Die Abmessung des Kolbens 6 in Verschieberichtung ist so, daß ein bestimmter Fluchtungsfehler möglich 1st. Ein kleiner Kolben 7 mit einem kleineren Durchmesser als der des großen Kolbens 6 ist starr mit dem großen Kolben 6 verbunden und kann sich in einem inneren Zylinder 8 hin- und herbewegen. Normalerweise 1st der Sitz des kleinen Kolbens 7 im inneren Zylinder 8 ausreichend dicht« um eine Abdichtung zu ergeben, jedoch kann die Abdichtung durch Vorsehen einer oder mehrerer Dichtungen 9 verbessert werden, wenn es notwendig ist. An dem dem kleinen Kolben 7 gegenüberliegenden Ende des inneren Zylinders ragt ein im wesentlichen in der Mitte des Deckels 3 vorspringender Zapfen 10 in den inneren Zylinder. Folglich sind sowohl der kleine Kolben 7 als auch der innere Zylinder 8 im wesentlichen zentrisch im äußeren Zylinder 2 angeordnet.The piston 6 provided is arranged to be movable to and fro in the outer cylinder 2. The dimension of the piston 6 in The direction of displacement is such that a certain misalignment is possible. A small piston 7 with a smaller diameter than that of the large piston 6 is rigid with connected to the large piston 6 and can reciprocate in an inner cylinder 8. Usually the Seat of the small piston 7 in the inner cylinder 8 is sufficiently tight to provide a seal, but the seal can be improved by providing one or more seals 9 if necessary. At the end of the inner cylinder opposite the small piston 7 protrudes substantially in the middle of the lid 3 protruding Pin 10 in the inner cylinder. Consequently, both the small piston 7 and the inner cylinder 8 are arranged essentially centrally in the outer cylinder 2.
Der Zapfen 10 hat eine teilweise kuglige Oberfläche 11, welche im inneren Zylinder einen guten Sitz hat und an einem ringförmigen Anschlag 12 ruht, der in eine Ausnehmung im inneren Zylinder eingepaßt ist. Der innere Zylinder 8 kann relativ zum äußeren Zylinder 2 um den Schwenkmittelpunkt 13 der kugligen Oberfläche 11 kippen, welche daher den Schwenkmittelpunkt des inneren Zylinders bildet. Ein bestimmter Fluchtungsfehler des Inneren Zylinders mit dem kleinen Kolben ist daher möglich, ohne daß der kleine Kolben frißt oder sich im inneren Zylinder träge bewegt. Dicht am Schwenkmittelpunkt 13 ist der Zapfen auch mit einer in einer Nut angeordneten Dichtung 14 versehen.The pin 10 has a partially spherical surface 11, which has a good seat in the inner cylinder and rests on an annular stop 12 which is in a recess in the interior Cylinder is fitted. The inner cylinder 8 can relative to the outer cylinder 2 about the pivot center 13 of the spherical Tilt surface 11, which therefore forms the pivot center of the inner cylinder. A certain misalignment of the Inner cylinder with the small piston is therefore possible without the small piston seizing or getting into the inner cylinder moved slowly. The pin is close to the pivot center point 13 also provided with a seal 14 arranged in a groove.
Der innere Zylinder 8 ist mit einem Bund 15 versehen, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des übrigen Teils des Inneren Zylinders ist. Bei dem hier dargestellten Beispiel hat die äußere Oberfläche des Bundes 15 die Form einer Kugelzone 16, welche mit der Wand des äußeren Zylinders in BerührungThe inner cylinder 8 is provided with a collar 15, the diameter of which is greater than the diameter of the remaining part of the Inner cylinder is. In the example shown here, the outer surface of the collar 15 has the shape of a spherical zone 16, which are in contact with the wall of the outer cylinder
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steht und deren Mittelpunkt im Schwenkmittelpunkt des inneren Zylinders 8 liegt. Ein in eine Nut im äußeren Zylinder eingesetzter Sprengring 17 ruht an der Kugelzone 16 und hält den inneren Zylinder auf dem Zapfen 10. Eine durch den Deckel 3 und den großen Kolben 6 im äußeren Zylinder 2 begrenzte Kammer 18 wird durch den inneren Zylinder 8 in zwei Abschnitte 19 und 20 geteilt, die über eine oder mehrere Leitungen 21 im Bund 15 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann auch erreicht werden, indem die Kugelzone 16 mit Schlitzen versehen wird, so daß sie nur teilweise mit dem äußeren Zylinder in Berührung steht. Weil der kleine Kolben 7 und der Zapfen 10 den gleichen Durchmesser haben, ist der innere Zylinder keinen Axialkräften ausgesetzt und kann leicht um den Zapfen 10 schwenken. Um die Schwenkbewegung weiter zu erleichtern, kann der in der Kammer 18 aufgrund der Bewegung des großen Kolbens 6 auftretende Druck über eine öffnung 22 im äußeren Zylinder abgeleitet werden. Eine Feder 23, vorzugsweise eine Schraubenfeder, wird zwischen dem großen Kolben 6 und einem am Sprengring 17 ruhenden Federanschlag 24 gespannt gehalten.stands and its center is in the pivot center of the inner Cylinder 8 is located. A snap ring 17 inserted into a groove in the outer cylinder rests on the spherical zone 16 and holds the inner cylinder on the pin 10. A chamber delimited by the cover 3 and the large piston 6 in the outer cylinder 2 18 is divided by the inner cylinder 8 into two sections 19 and 20, which are connected via one or more lines 21 in the federal government 15 are interconnected. This connection can also be achieved by making the ball zone 16 with slots is provided so that it is only partially in contact with the outer cylinder. Because the little piston 7 and the pin 10 have the same diameter, the inner cylinder is not exposed to any axial forces and can easily be around the pin 10 pan. To further facilitate the pivoting movement, the in the chamber 18 due to the movement of the large Piston 6 occurring pressure can be derived via an opening 22 in the outer cylinder. A spring 23, preferably one Helical spring is held taut between the large piston 6 and a spring stop 24 resting on the snap ring 17.
Eine Leitung 25 im Deckel J5 und Zapfen 10 verbindet den Raum im inneren Zylinder zwischen dem kleinen Zylinder und dem Zapfen mit einem für HD-Anschluß 26, der am Deckel angebracht ist. Die Kammer 27 an der gegenüberliegenden Seite des großen Kolbens 6 ist über einen Niederdruckanschluß 28 mit der Kammer 18 verbunden.A line 25 in the cover J5 and pin 10 connects the space in the inner cylinder between the small cylinder and the pin with one for HD connection 26, which is attached to the cover is. The chamber 27 on the opposite side of the large piston 6 is connected to the chamber via a low-pressure connection 28 18 connected.
Das AusfUhrungsbeispiel der Fig. 2 weicht von dem oben beschriebenen Druckwandler im wesentlichen dadurch ab, daß der Bund und der Zapfen 10 unterschiedlich ausgebildet sind. In diesem Fall hat der Bund 15 einen kleineren Durchmesser als der äußere Zylinder 2, so daß der innere Zylinder nur durch den Zapfen 10 geführt 1st. Die Verbindung zwischen den AbschnittenThe exemplary embodiment of FIG. 2 differs from that described above Pressure transducer essentially from the fact that the collar and the pin 10 are designed differently. In this Case the collar 15 has a smaller diameter than the outer cylinder 2, so that the inner cylinder only through the Pin 10 guided 1st. The connection between the sections
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19 und 20 wird mittels Leitungen oder Schlitzen 21 im Sprengring 17 erreicht. Hier weist der Zapfen 10 die Form eines In den Deckel 3 eingepaßten Teiles auf, welches mit einer oder mehreren Dichtungen 30 versehen sein kann. Ein Durchlaß 22 ist im Deckel 3 anstatt der Wand des äußeren Zylinders 2 angebracht.19 and 20 is reached by means of lines or slots 21 in the snap ring 17. Here the pin 10 has the shape one in the lid 3 fitted part, which with one or more seals 30 may be provided. A Passage 22 is in the lid 3 instead of the wall of the outer one Cylinder 2 attached.
Der oben beschriebene Druckwandler kann für eine Anzahl verschiedener Zwecke verwendet werden, z.B. zum Umwandeln eines niedrigen Druckes in einen hohen Druck und umgekehrt. Er kann für flüssige oder gasförmige Medien oder zum übergang von einem flüssigen zu einem gasförmigen Medium verwendet werden, wobei der Niederdruckanschluß z.B. mit einem gasförmigen Medium verbunden sein kann und der Hochdruckanschluß mit einem flüssigen Medium oder umgekehrt. Beim Anschließen des Niederdruckanschlusses an einen pulsierenden Niederdruck wird über die großen und kleinen Kolben ein pulsierender Hochdruck in einem an den Hochdruckanschluß angeschlossenen Rohr erzielt. Das Druckwandelverhältnis ist durch die Größe der Kolbenflächen und durch die Federkraft begrenzt, ebenso wie durch den Druck in der Kammer 18. Die normalen Bedingungen sehen vor, daß das Medium in der Kammer 18, welches flüssig ater gasförmig sein kann, nicht komprimiert wird, und die öffnung 22 sollte daher mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausdehnungsbehäter oder der Umgebungsluft verbunden sein.The pressure transducer described above can be used in a number of different ways Purposes, e.g. to convert a low pressure to a high pressure and vice versa. He can are used for liquid or gaseous media or for the transition from a liquid to a gaseous medium, whereby the low pressure connection can be connected to a gaseous medium and the high pressure connection to a liquid medium or vice versa. When connecting the low pressure connection to a pulsating low pressure, over the large and small pistons achieve a pulsating high pressure in a pipe connected to the high pressure connection. The pressure change ratio is limited by the size of the piston areas and the spring force, as well as by the pressure in the chamber 18. The normal conditions provide that the medium in the chamber 18, which is liquid ater gaseous can be, is not compressed, and the opening 22 should therefore be provided with an expansion vessel not shown in the drawing or the ambient air.
Durch herkömmliches Anschließen einer Saug- und einer Druckleitung an den Hochdruckanschluß 26 über Rückschlagventile kann der dargestellte Druckwandler zum Pumpen eines unter hohem Druck stehenden Mediums verwendet werden. Anstatt der hier gezeigten Anordnung ist es auch möglich, die Feder 23 zur Wirkung an der anderen Seite des großen Kolbens 6 anzuordnen, um den Durchlaß 22 als Niederdruckanschluß zu verwenden und den Niederdruckanschluß 28 mit der Atmosphäre oderBy conventionally connecting a suction and a pressure line to the high pressure connection 26 via check valves, the pressure transducer shown for pumping a below high pressure medium can be used. Instead of the arrangement shown here, it is also possible to use the spring 23 to be arranged to act on the other side of the large piston 6 in order to use the passage 22 as a low-pressure connection and the low pressure connection 28 to the atmosphere or
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dergleichen zu verbinden. Ein System dieser Art kann z.B.
für ein Bremssystem verwendet werden, welches in diesem
Fall bei einem Bremsdruckausfall arbeitet und wo der Bremsdruck verwendet wird, der Federkraft entgegenzuwirken, wenn
die Bremsen nicht verwendet werden.like to connect. A system of this type can, for example
be used for a braking system, which in this
In the event of a brake pressure failure and where the brake pressure is used to counteract the spring force when the brakes are not used.
Die Grundidee der beschriebenen Auslegung kann mit verschiedenen Abwandlungen für solche Einrichtungen, wie hydraulische
und pneumatische Zylinder mit langen oder kurzen Hüben für
Pumpen, Bremsen, *usw., verwendet werden. Ein Beispiel der
möglichen Abwandlung besteht darin, den großen Kolben 6 in
einen Zweiwegkolben umzuwandeln und so die Feder 23 zu vermeiden.
Der Deckel > sollte dann gegen den äußeren Zylinder 2 abgedichtet werden, während der Niederdruckanschluß 28
und der Durchlaß 22 mit einem Ventilsystem herkömmlicher Art verbunden werden sollten, um die Bewegungsrichtung des Kolbens
zu steuern.The basic idea of the design described can be used with various modifications for such devices as hydraulic and pneumatic cylinders with long or short strokes for
Pumps, brakes, * etc., can be used. An example of the
possible modification is to use the large piston 6 in
to convert a two-way piston and thus avoid the spring 23. The cover> should then be sealed against the outer cylinder 2, while the low-pressure connection 28
and the passage 22 should be connected to a valve system of conventional type to control the direction of movement of the piston.
309817/OA17309817 / OA17
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8130 | Withdrawal |