DE2322283A1

DE2322283A1 - Pneumatisches zeitglied, insbesondere fuer verzoegerungsrelais

Info

Publication number: DE2322283A1
Application number: DE19732322283
Authority: DE
Inventors: Siegfried Alter
Original assignee: Metzenauer and Jung GmbH
Current assignee: Westinghouse Fanal Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1973-05-03
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1974-11-14
Also published as: FR2228167A1; FR2228167B3; DE2322283B2; GB1429132A; DE2322283C3

Description

Patentanwalt

Dipl.-Phys. Rudolf Peerbooms

56 Wuppertal-Barmen
Friedrich-Engels-AIIee 349/351 · Ruf 55 61 47

P/H 2139/73 / Pee/K

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Anmelder : Metzenauer & Jung GmbH 56 Wuppertal 1

Pneumatisches Zeitglied, insbesondere für Verzögerungsrelais

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Zeitglied, insbesondere für Verzögerungsrelais, mit einem durch eine drehbare Verstellspindel einstellbaren Drosselventil in der Zuleitung zu einem Druck/Weg-Umformglied, wobei die Verstellspindel in ein verzahntes Skalenrad eingreift, welches mit einer Skala für die Anzahl der Verstellspindelumdrehungen versehen ist, und am Betätigungskopf der Verstellspindel eine Interpolationsskala für deren Winkelstellung angebracht ist«

Durch die DT-OS 1 959 017 ist ein pneumatisches Zeitglied bekannt, bei welchem das Skalenrad aus einem deckeiförmigen, die Oberseite des Zeitgliedes überdeckenden Kronenrad besteht, dessen Zahnkranz mit einem auf der Verstellspindel angeordneten Zahnritzel kämmt, so daß die Umdrehung der

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Verstellspindel kontinuierlich in eine untersetzte Bewegung des Kronenrades übertragen wird» Mit der bekannten Anordnung ist es grundsätzlich möglich, eine gewisse Anzahl von Verstellspindelumdrehungen durch, eine entsprechende Skalierung des Kronenrades anzuzeigen. Jedoch läßt sich das zur Anzeige einer größeren Anzahl von Umdrehungen erforderliche Untersetzungsverhältnis nur durch ein verhältnismäßig groß bemessenes Kronenrad erreichen.

Die für verzögert zu betätigende elektromagnetische Eelais bestimmten pneumatischen Zeitglieder weisen jedoch nur kleine Abmessungen auf, weshalb es bei der praktischen Verwirklichung der bekannten Ausführungsart bisher nur gelungen ist, vier Umdrehungen der Verstellspindel durch das Kronenrad zur Anzeige zu bringen _o Ferner wirft die bei der bekannten Ausführungsart notwendige 'große Abmessung des Kronenrades Probleme hinsichtlich des Einbaus des bei solchen Zeitgliedern erforderlichen Luftfilters auf. Denn für längere Verzögerungszeiten muß die Luftdurchlaßöffnung des Drosselventiles sehr eng einstellbar sein, wobei Spalten in der Größenordnung von wenigen hundertstel Millimeter entstehen. Damit solche Haarspalten sich in staubiger Umgebung nicht allmählich mit Staubpartikelchen zusetzen, muß dem Drosselventil ein Euter vorgeschaltet werden, wobei zugleich darauf geachtet werden muß, daß keine das Filter umgehende Nebenwege für den Lufteintritt vorhanden sind» Außerdem muß die Filterfläche groß

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genug gewählt werden, damit die Luft^durchtrittsgeschwindigkeit bei kurzen Verzögerungszeiten trotzdem klein "bleibte Bei den ohnehin kleinen Abmessungen der Zeitglieder ist aber, wenn das Skalenrad wie bei der bekannten Ausführungsart bereits groß bemessen werden muß, kein Raum mehr vorhanden für die Unterbringung eines großdimensionierten Filters.

Die Veränderung des für die Verzögerungszeit maßgebenden engen Luftspaltes in der Luftzufuhr erfolgt durchweg über einen konischen Stift, der in eine entsprechende Bohrung eingeführt wird und der durch ein Feingewinde eine sehr geringe und genaue Einstellung dieser Drosselung gestattet. Da aber andrerseits der Vorteil von pneumatischen Zeitrelais darin besteht, daß sie einen sehr großen Zeitbereich erfassen, beispielsweise von 0,5 bis 180 Sekunden, hat dies zur Folge, daß der konische Drosselstift zur Erfassung des gesamten Zeitbereiches eine größaeAnzahl von Umdrehungen ausführen können muß. Um empfindlich eine Verzögerungszeit zwischen 0,5 tis 180 Sekunden einstellen zu können, sind zweckmäßigerweise etwa 15 Umdrehungen vorzusehen. Für die praktische Anwendung ist es von Bedeutung, wenn diese Umdrehungen durch eine gewisse Zählung erfaßbar sind, damit einmal gewählte Einstellungen nach Verstellung erneut wiedergefunden werden können, oder aber um von vorne herein einen gewissen Hinweis geben zu können, an welcher Stelle der Drosselstift stehen muß, um eine bestimmte Verzögerungszeit zu erreichen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pneumatisches Zeitglied mit einer über einen weiten Zeitbereich hinweg empfindlich und genau einstellbaren Verzögerungszeit zu schaffen, welches mit einer Anzeigeeinrichtung für die eingestellte Verzögerungszeit bzw«, für die Stellung des Drosselstiftes ausgerüstet ist, wobei die Anzeigeeinrichtung sehr klein baubar sein soll, damit beispielsweise noch ein groß.^imensioniertes Filter im Zeitglied untergebracht werden kann»

Ausgehend von einem pneumatischen Zeitglied der eingangs genannten Art, ist die erfindungsgemäße Lösung gekennzeichnet durch ein jede Verstellspindelumdrehung in jeweils einen Fortsehaltschritt des Skalenrades übersetzendes Schrittschaltwerk. Dies läßt sich konstruktiv in sehr einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß die Verstellspindel an ihrer Mantelfläche einen einzigen, auf das Skalenrad ausgerichteten Fortschaltζahn besitzt_o Durch die Verwendung dieses Schrittschaltwerkes ist es möglich, ein sehr kleines Skalenrad mit sehr vielen Markierungspunkten zu verwenden, weil bei jeder einzelnen Umdrehung der Verstellspindel das Skalenrad jeweils nur um einen kleinen, frei wählbaren Betrag, z. B. um ein zwanzigstel des Kreisumfanges des Skalenrades verdreht wird. Die Markierungen auf dem Skalenrad, z. B. eine Folge von Buchstaben, gibt im Zusammenhang mit einer auf dem Betätigungskopf der Verstellspindel ange-

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■brachten Zahlenfolge von 0 "bis 9 eine eindeutige Kennzeichnung der Spindeleinstellung bis zu zwanzig Umdrehungen einschließlich der Teilumdrehungen.

Auf diese Weise kann jedoch vom Anwender nicht nur jede beliebige vorgenommene Einstellung nach einer Veränderung erneut wiedervorgenommen werden, sondern es ergibt sich noch der weitere Vorteil, daß anhand eines Kurvendiagrammes, welches den Verlauf der Verzögerungszeit über der Anzahl der Spindelumdrehungen zeigt, von vorne herein die spezielle Spindeleinstellung abgelesen werden kann, welche die gewünschte Verzögerungszeit erbringt.

Um diese vorteilhafte Einstellungsm öglichkeit zu erreichen, ist es natürlich erforderlich, daß die Markierungsskalen auf die Zeitkurve einjustiert werden«, Dies wird in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Verstellspindel zweiteilig ist und aus einem an einem Ende den Ventilkörper tragenden Schaftteil und einem verdrehungssicher noch nachträglich auf das andere Ende des Schaftteiles aufbringbaren Betätigungsknopf besteht, an welchem der Fortschaltζahn angeordnet ist. Die Justierung erfolgt dann in der Weise, daß die Verstellspindel bei noch nicht aufgebrachtem Betätigungsknopf, - also bei noch nicht mit dem Skalenrad gekuppelter Verstellspindel -, das pneumatische Zeitglied zunächst auf einen mittleren Einstellwert für die Verzögerungszeit, z. B. auf

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drei Sekunden, eingestellt wird, daß danach das Skalenrad auf die aus der Zeitkurve sich ergebende Marke gedreht wird und danach erst der Betätigungsknopf in einer, ebenfalls aus der Zeitkurve entnehmbaren Winkelstellung auf die Verstellspindel aufgesteckt wird und damit erst der Kupp lungs eingriff zwischen Verstellspindel und Skalenrad hergestellt wird.

Diese genaue Anzeigeeinrichtung kann unter Einhaltung sehr kleiner Bauabmessungen verwirklicht werden, so daß in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen werden kann, daß im Gehäusedeckel ein Luftfilter von fast der Querschnittsgröße des Zeitgliedes angeordnet ist und daß zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseunterteil ein Ventilsitzkörper dicht, aber auswechselbar eingespannt ist, der nur teilweise den Raum zwischen Deckel und Gehäuseunterteil einnimmt, während im verbleibenden Zwischenraum das Skalenrad und ein Gewindeteil zur Führung der Verstellspindel angeordnet sind» Der Deckelteil kann hierbei an seiner Unterseite eine den verbleibenden Zwischenraum erweiternde Ausnehmung besitzen und dort die Lagerachse des Skalenrades tragen.

Als Führung für die Verstellspindel wird bevorzugt eine relativ zum Gehäuseunterteil verdrehungsfeste, aber axial verschiebbare Mutter vorgesehen, welche durch eine Druckfeder gegen eine in einer Aussparung des Ventilsitzkörpers angeordnete Dichtscheibe angedrückt ist, wobei die Dichtscheibe die Ventilspindel mit einem beträchtlichen Reibschluß einfaßt.

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Im Gesamtergebnis wird durch diese Maßnahmen ein sehr genau arbeitendes pneumatisches Zeitglied erreicht, das ein relativ großes Luftfilter besitzt, bei dem Nebenluftwege exakt ausgeschlossen sind, dq.s für einen großen Bereich von einzustellenden Verzögerungszeiten verwendbar ist und das eine genaue Einstellung anhand seiner Skalen ermöglicht.

Das Zeitglied nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben, wobei zeigen :

Fig. 1 im Vertikalschnitt ein pneumatisches Zeitglied als Teil eines Relais,

Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß der Linie II-II in Fig.1,

Fig. 3 eine Ansicht auf die Betätigungsseite des gliedes,

Fig. 4 den Betätigungskopf des Zeitgliedes,

Fig. 5 das Skalenrad mit dem darin eingreifenden Fortschaltzahn des Betätigungsknopfes und

Fig. 6 ein Zeitdiagramm, bei welchem auf der Ordinate die Verzögerungszeiten und auf der Abszisse die Anzahl der zugehörigen Verstellspindelumdrehungen angegeben sind«

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An dem Gehäuseunterteil 1 ist ein Gummibalg 2 über einen Flansch. 3 durch mehrere Schrauben dicht befestigt. Der Boden des Balges wird von einer Stange 4 durchsetzt, deren oberer Teil als Vierkantabschnitt 4a ausgebildet ist, der in einer am Gehäuseunterteil 1 befestigten Buchse 5 geführt ist. Auf dem mittleren Abschnitt der Stange 4 sitzt eine Dichtungsplatte 6, die durch eine Druckfeder 7 in Richtung auf die im Balgboden vorgesehene Dichtungslippe belastet ist«, Die Dichtungsplatte 6 ist einstückig mit der Stange 4 gefertigt oder durch Löten oder Kleben mit der Stange 4 dicht verbunden, so daß an dieser Stelle kein Nebenweg für einen Luftdurchtritt vorliegt» Auf der Stange 4 sitzt eine weitere, zwischen der Unterseite des Balgbodens und einer Einstellmutter 8 eingespannte Druckfeder 9· Bei der Stellung nach Fig. 1 ist der Balg durch einen durch die Feder 10 belasteten Steuerhebel 11 in seiner komprimierten Stellung gehalten. Der Steuerhebel 11 ist an den Anker 12 des Elektromagneten angeschlossen und wird bei Einschaltung des Elektromagneten gegen die Kraft der Feder 10 nach unten gezogen, so daß der Balg 2 nach Maßgabe seiner Luftzufuhr expandieren kann wobei nach einer gewissen Verzögerungszeit der Flansch der Einstellmutter 8 auf den Schalthebel 13 auftrifft, der den Mikroschalter 14 betätigt. Bei Abschalten des Elektromagneten

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drückt die Feder 10 die Stange 4 mit der Dichtungsplatte 6 fasch nach oben, wobei der Balg entlüftet wird, ehe die Feder 9 die Dichtungslippe des Balgbodens wieder in Anlage an die Dichtungsplatte 6 bringt«

Die Luftzufuhr zum Balg 2 erfolgt über eine deckeiseitige Lüfteinlaßöffnung 15« Die Deckelbaugruppe 16 ist als großdimensionierte Filteranordnung ausgebildet und umfaßt ein zwischen Deckelgrundkörper 17 und Kappe 18 dicht eingespanntes Filter 19, welches nahezu die gesamte Querschnittsfläche degr Zeitrelais einnimmt_o

Zwischen dem Deckelhauptkörper 17 und dem Gehäuseunterteil 1 ist ein Vemtilsitzkörper 20 eingespannt, dessen erste Sacklochbohrung 21 unter Zwischenspannung einer Dichtung 22 an die Auslaßöffnung des Filterraumes 23 und dessen zweite Sacklochbohrung 24 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 25 an die zum Balginneren führende Bohrung 26 des Gehäuseunterteils angeschlossen ist«, Die beiden Sacklochbohrungen 21 und 24 sind über eine dritte, horizontale Bohrung des Ventilsitzkörpers 20 miteinander verbunden, die an ihrem in die Sacklochbohrung 24 einmündenden Ende als koniäche ■Ventilsitzbohrung 27 für den Einstellkonus einer Verstellspindel 28 ausgebildet ist„ Der Ventilsitzkörper 20 nimmt nur teilweise den Raum zwischen Gehäuseunterteil 1 und Deckelbaugruppe 16

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ein, und in dem verbleibenden Zwischenraum ist eine mit einem feingängigen Innengewinde versehene Vierkantmutter 29 verdrehsicher, aber längsverschieblieh im Gehäuseunterteil 1 gehalten, welche die Führung für die Verstellspindel 28 bildet. Die Vierkantmütter 29 besitzt hülsenförmige Enden und wird durch eine Feder 30 mit einem ihrer Enden gegen eine Aussparung des Ventilsitzkörpers 20 angeordnete Dichtscheibe gedrückt. Die Dichtscheibe 31 sitzt so eng und mit einem solchen ReibungsSchluß auf dem Spinde!schaft, daß sie über ihre Dichtfunktion hinaus auch noeh einen Verdrehungsschutz gegen selbsttätige Verstellung der Spindel bei Erschütterungen erbringt. Das andere Ende der Vierkantmutter 29 trägt die Druckfeder 30, die sich an einem buchsenförmigen Dichtungsteil 32 abstützt, welches seinerseits dicht auf der Verstellspindel 28 sitzt.

Die Verstellspindel 28 ist zweiteilig ausgebildet und umfaßt einen den Einstellkonus tragenden Schaftteil 33, welcher an seinem hinteren Ende einen verdickten, mit einer Längsriffelung versehenen Abschnitt 34- aufweist, der mit einem Schlitz zum Ansetzen eines Schraubenziehers oder dgl. versehen ist. Der andere Teil der Verstellspindel besteht aus einem nachträglich auf den Schaftteil 33 aufsteckbaren Betätigungs-Itppf 35, der mit einer zum Abschnitt 34- kongruenten Riffelung 36 versehen ist und Rastnasen 37 zur Hinterfassung des verdickten Abschnittes 34- besitzt (vergleiche auch Figo 4-) „ Ferner besitzt der Betätigungsknopf an seiner Mantelfläche

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eine Längsrippe38 und tragt er an seiner Stirn- oder Sichtfläche eine Skala 39 mit den Ziffern 0 "bis 9 zur Anzeige der V/inkelstellung der Ventilspindel 28.

Der Deckefgrundkörper 17 ist an seiner dem Ventilsitzkörper 20 abgewandten Seite mit einer unteren Ausnehmung versehen, in welcher ein Skalenrad 40 angeordnet ist, welches auf einem am Deckelgrundkörper 17 angeformten Zapfen 41 drehbar gelagert ist und im Innern eine umlaufende Rippe 42 trägt, deren Rand verzahnt ist. In diesen-Rand greifen federbelastete Rastkugeln 43 ein, welche am Gehäuseunterteil 1 abgestützt sind, wobei die Rastkugeln 43 die jeweilige Drehstellung des Skalenrades 40 arretieren. Das Skalenrad 40 weist an seinem Außenring 44 eine Verzahnung in Form bogenförmiger Aussparungen 45 auf (vergleiche auf Fig. 5)» in die bei jeder Umdrehung der Verstellspindel 28 die Rippe 38 einmal eingreift, um das Skalenrad um einen Teilschritt nach rechts oder links zu bewegen.

An der Mantelfläche des Außenringes 44 des Skalenrades ist eine Skalierung 46 in Form einer Buchstabenfolge A bis P angebracht. Das Skalenrad ist im großen und ganzen durch den Deckelhauptkörper 17 umschlossen bis auf ein Fenster 47, vergleiche Fig. 3» durch das jeweils ein Buchstabe des Skalenrades zu sehen ist.

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Figo 6 zeigt eine Zeitkurve eines pneumatischen Verzögerungsrelais, aus der man die Zuordnung von Verzögerungszeit und Verstellspindelumdrehung entnehmen kann. Wie bereits erwähnt wurde, wird der Knopf (35) erst nachträglich auf die Spindel (28) aufgedrückt, wenn diese eine Drmsselstellung erreicht hat, die der Einstellung von z_e B₀ 3 Sekunden entspricht. Dieser Verzögerungszeit entspricht die Zuordnung "HO" gemäß Diagramm nach Fig. 6o Auf diese Weise ist das pneumatische Zeitrelais in gewissen Grenzen geeicht. Um eine andere Verzögerungszeit als 3 Sekunden zu erreicht, ist es nunmehr nur noch erforderlich, die zugeordneten Werte für eine Verzögerungszeit von 10 Sekunden zu suchen, und man kann dem Diagramm entnehmen, daß eine Verzögerungszeit von 10 Sekunden "bei der Stellung "K5^M erreicht wirde Man braucht also jetzt nur noch die Verstellspindel solange zu drehen, bis auf der Skala der Buchstabe "K" der Ziffer "5" gegenübersteht und hat dann angenähert den gewünschten Verzögerungswert voreingestellt.

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Claims

Patentansprüche

1. / Pneumatisches Zeitglied, insbesondere für Verzögerungs-

relais, mit einem durch eine drehbare Verstellspindel einstellbaren Drosselventil in der Zuleitung zu einem Druck/Weg-Umformglied, wobei die Verstellspindel in ein verzahntes Skalenrad eingreift, welches mit einer Skala für die Anzahl der Verstellspindelumdrehungen versäien ist, und am Betätigunfeskopf der Verstellspindel eine Interpolationsskala für deren Winkelstellung angebracht ist, gekennzeichnet durch ein jede Umdrehung der Verstellspindel (28) in jeweils einen Fortschaltschritt des Skalenrades (4-0) übersetzendes Schrittschaltwerk.

2. Zeitglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (28) an ihrer Mantelfläche einen einzigen, auf das Skalenrad (40) ausgerichteten SWtschyltzahn (38) besitzt.

3. Zeitglied nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (28) zweiteilig ist und aus einem an einem Ende den Ventilkonus betätigenden Schaftteil (33) und einem nachträglich in beliebiger Stellung verdrehungssicher auf das andere Ende des

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Schaftteiles aufbringbaren Betatigungsknopf (35) besteht, an welchem der Fortschaltzahn (38-) angeordnet ist.

4. Zeitglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusedeckel (16) ein Luftfilter (19) von fast der Querschnittsgröße des Zeitgliedes angeordnet ist und daß zwischen Gehäusedeckel (16) und Gehäuseunterteil (1) ein Ventilsitzkörper (20) dicht, aber auswechselbar eingespannt ist, der nur teilweise den Raum zwischen Deckel und Gehäuseunterteil einnimmt, während im verbleibenden Zwischenraum das Skalenrad (40) und ein Gewindeteil zur Führung der Verstellspindel (28) angeordnet sind.

5· Zeitglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (16) an seiner Unterseite eine den verbleibenden Zwischenraum erweiternde Ausnehmung besitzt und der Deckel dort den Lagerzapfen (41) des Skalenrades (40) aufweist.

6· Zeitglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung für die Verstellspindel (28) eine relativ zum Gehäuseunterteil (1) verdrehungsfeste, ater axial verschiebbare Mutter (29) vorgesehen ist,, welche durch eine Druckfeder? (30) gegen eine in einer Aussparung

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des Ventilsitzkörpers (20) angeordnete Dichtscheite (31) angedrückt ist, wobei die-Dichtscheibe (31) die Ventilspindel (28) mit einem "beträchtlichen ReiBschluß einfaßt,

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