DE2323496A1

DE2323496A1 - Druckteiler

Info

Publication number: DE2323496A1
Application number: DE19732323496
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dr Ing Multrus; Guenther Roth
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2228969B3; FR2228969A1

Description

07-0265 Ge 9. Mai 1973

HONEYWELL GmbH"
6000 Frankfurt am Main

Druckteiler

Die Erfindung betrifft einen aus zwei hintereinandergeschalteten, an zwei Druckeingänge angeschlossenen Drosseln und einem zwischen den beiden Drosseln angeschlossenen Druckausgang bestehenden einstellbaren Druckteiler. Solche Druckteiler werden beispielsweise im Rückführzweig von pneumatischen Reglern.eingesetzt,wo durch Verändern des Rückführsignals der Proportionalbereich bzw. die Verstärkung des Reglers eingestellt werden kann. Bekannte Druckteiler dieser Art bestehen aus der Hintereinanderschaltung einer festen Vordrossel mit einer veränderbaren Drossel. Vom Verbindungspunkt dieser beiden Drosseln wird das Ausgangssignal abgegriffen (vgl.das Buch "Pneumatische Regler" von Kretzschmer, Düsseldorf 1958, Seiten 20/21, insbes-.Bild 24 und 25) .Druckteiler dieser Art zeigen eine s.tarke Nichtlinearität in der Abhängigkeit des Ausgangsdrucks von der Verstellbewegung der einstellbaren Drossel. Letztere besteht üblicherweise aus einer sogenannten Nadeldrossel, welche ihrerseits eine nichtlineare Kennlinie aufweist, wodurch die Nichtlinearität der Abhängigkeit des Ausgangsdrucks vom Verstellweg der einstellbaren Drossel noch größer wird. Bei Anwendung in einem pneumatischen Regler ergibt sich hierdurch eine stark nichtlineare Einstellskala für den Proportionalbereich, so daß in den zusammengedrängten Bereichen der Skala die Einstellung Schwierigkelten bereitet. Darüberhinaus ist der mechanische Aufbau von Nadelventilen kompliziert und teuer.

409848/0092

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einstellbaren Druckteiler zu schaffen, dessen Ausgangsdruck im Einstellbereich der Verstellbewegung des Einstellmittels proportional ist, so daß sich eine lineare Einstellskala ergibt, und der eine gute Einstellbarkeit sowie eine zuverlässige Reproduzierbarkeit der Einstellungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Dabei zeichnet sich die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 durch einen besonders einfachen mechanischen Aufbau und leichte Herstellbarkeit sowie geringen Raumbedarf aus.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf· in den Zeichnungen wiedergegebene Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Dabei zeigt

Figur 1a einen Druckteiler in Form eines Doppelkegel-Ventils und

Figur 1b das zugehörige Schaltbild.

In Figur 2a ist ein Druckteiler mit einer kreisbogenförmigen Laminardrossel im Schnitt und

in Figur 2b als Draufsicht auf den kreisbogenförmigen Drosselkanal wiedergegeben, während

Figur 2c eine abgewandelte Ausführungsform des Drosselkanals eines solchen Druckteilers darstellt.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1a ist innerhalb eines im wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuses 1 ein Doppelkegel 2 verschiebbar geführt und kann mittels einer in einer Abdeckklappe 3 geführten Einstellschraube 4 in Achsrichtung verschoben werden.Der Doppelkegel 2 arbeitet; mit einem gehäusefesten Ventilsitz 5 auf der einen Seite sowie mit einem im Gehäuse verstellbaren Ventilsitz 6 'auf der gegenüberliegenden Seite zusammen.Der Ventilsitz 6 ist vorzugsweise als Gewindebuchse in das untere Ende des Gehäuses eingeschraubt.Der Raum 7 zwischen den beiden Ventilsitzen steht mit

409848/0092

einem Druckausgang 8 in Verbindung, während in die dem Doppelkegel abgewandten Räume hinter den Ventilsitzen 5 und 6 die Druckeingänge 9 und 10 münden. Der Doppelkegel 2 ist mit einem umlaufenden Führungskragen 11 oder entsprechenden Führungsstiften versehen. Eine Rückstellfeder 12 stützt sich einerseits am Ventilsitz 6 und andererseits am Kragen 11 des Doppelkegels 2 ab und drückt diesen in Richtung auf den Ventilsitz 5. Auf der Einstellschraube 4 sitzt ein Einstellknopf 13, welcher eine mit einer gehäusefesten Skala 14 zusammenwirkende Ablesemarke aufweist. Die Anschlüsse 8, 9 und 10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schlauchtüllen ausgebildet. Sie können auch Schraub- oder Flanschanschlüsse sein. Auf der dem Einstellknopf 13 abgewandten Seite ist das Gehäuse 1 durch eine Bodenschraube 15 verschlossen. Eine Membran 16 dichtet den Innenraum 7 gegenüber der Abdeckkappe ab. Stattdessen kann die Einstellschraube 14 oder der Schaft des Doppelkegels 2 durch eine O-Ringdichtung nach außen hin abgedichtet sein.

Figur 1b zeigt das Schaltbild des in Figur 1a wiedergegebenen pneumatischen Druckteilers, wobei der veränderbare Strömungswiderstand R₂ durch den Ventilsitz 5 und den ihm gegenüberliegenden Kegel des Doppelkegels 2 gebildet ist, während der ebenfalls veränderbare Strömungswiderstand R₁ der sich aus dem Ventilsitz 6 und dem unteren Kegel des Doppelkegels 2 zusammensetzenden Drossel entspricht.

Der Ausgangsdruck P_A ergibt sich zu

^PA ^{= K}1 * ^P1 ^{+ K}2 " ^P2 . (D

1 .

(Ro**-! ⁺ Rl * o* / fTTl

Zt \ Z VJ-J-;

wobei die beiden Koeffizienten

möglichst über einen großen Druckbereich vom Druck unabhängig sind und infolge der gleichzeitigen Verstellung beider Strömungswiderstände R₁ und R₂ in entgegengesetztem Sinn die Summe R-J⁺R₂ konstant ist.

409848/0092

Anstelle eines Doppelkegels kann auch ein anderer Doppelschließkörper treten, der die Strömungswiderstände der beiden Drosselstellen unter Beibehaltung des Gesamtwiderstandes gegensinnig verändert. Beispielsweise kann man einen zylindrischenDrosselmit Kerben gegenläufigen Profils als Drosselstellen verwenden.

Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 2a und 2b ist die Hintereinanderschaltung der beiden Drosseln durch einen Fluidwiderstand in Form eines durchgehenden kreisbogenförmigen Kanals geringen Querschnitts und der mit dem Druckausgang verbundene Abgriff des Druckteilers durch eine längs dieses Drosselkanals verschiebbare Öffnung gebildet. Die Strömungswiderstände R.. und I^ entsprechen also den Kanalabschnitten jeweils vom Ende des Drosselkanals bis zur Austrittsöffnung gemessen. In einer kreisringförmigen Platte 21, welchen in eine Grundplatte 22 eingelegt ist, ist mechanisch oder fotomechanisch, z.B. durch Ätzen, ein Drosselkanal 23 eingearbeitet, der an seinen Enden mit den Druckeingängen 24 und 25 in Verbindung steht. Eine drehbare Abgriffscheibe 26 weist im radialen Abstand des Drosselkanals 23 eine Abgrifföffnung 27 auf, die über einen in die Scheibe 26 eingearbeiteten Verbindungskanal 28 mit dem zentralen Druckausgang 29 verbunden ist. Eine Kappe 30 deckt die Einstellscheibe 26 nach außen hin ab und bildet mit der Grundplatte 22 ein druckdichtes Gehäuse. Eine Ringfeder 31 stützt sich an der Kappe 30 ab und drückt die Einstellscheibe 26 gegen die den Drosselkanal 23 aufweisende Ringscheibe 21. Ein Ansatz 32 der Einstellscheibe 26 ragt, durch einen O-Ring 33 abgedichtet, durch die Kappe 30 hindurch und ist an seinem freien Ende mit einem Einstellknopf 34 versehen. Ein zweiter CD- Ring 35 dichtet den Führungsansatz 36 der Einstellscheibe" 26 gegenüber der Grundplatte 22 und damit gegenüber dem Druckauslaß 29 ab. Mit der Einstellscheibe kann die AbgriffÖffnung 27 über die gesamte Länge des Drosselkanals 23 kontinuierlich verstellt werden.

Wie Figur 2b zeigt, ist der eine veränderbare Strömungswiderstand R- durch den Drosselkanalabschnitt zwischen dem Druckeingang 24 und der AbgriffÖffnung 27 gebildet, während der andere einstellbare Strömungswiderstand R₂ aus dem Drosselkanalabschnitt zwischen

409848/0092

dem Druckeingang 25 und dem Abgriff 27 besteht. Da der Drosselkanal einen geringen und gleichmäßigen Querschnitt hat, bildet er eine Laminardrossel, deren Widerstandswert der Länge des jeweiligen Kanalabschnittes proportional ist. Die Summe beider Strömungswiderstände R₁ + R₂ ist konstant und gleich dem Gesamt widerstand R . Hieraus folgt die proportionale Abhängigkeit des Ausgangsdruckes P. vom Drehwinkel der Einstellscheibe 26. Setzt man in die Gleichung (II) die Werte R-I⁺R₂ ^{= r}r sowie R₁ = R_G-R~ ein, so erhält man

^PA ⁼ R ^R2*^P1 ^{+ (R}G~^R2^} * ^P2

d.h. bei vorgegebenem Gesamtwiderstand R„ und gleichbleibenden Eingangsdrücken P₁ und P₂ ist der Ausgangsdruck P, dem Strömungswiderstand R₂ und somit dem Drehwinkel der Einstellscheibe proportional. Man erhält eine lineare Einstellskala.

Statt wie im gezeigten Ausführungsbeispiel die Platte 21 mit dem Drosselkanal 23 und den Druckeingängen 24 und 25 gehäusefest und die Abgriffsöffnung 27 in einer drehbaren Scheibe 26 vorzusehen, kann die Anordnung auch umgekehrt derart getroffen werden, daß die den Drosselkanal auf v/eisende Scheibe drehbar ist.

Um auf gedrängtem Raum einenDrosse±kanal40 größerer Länge unterzubringen, kann dieser,wie in Figur 2c dargestellt, mäanderförmig gestaltet und vorzugsweise ebenfalls kreisförmig gebogen sein. Die von einem solchen Druckteiler abgreifbaren Druckwerte ändern sich nicht kontinuierlich, sondern in kleinen diskreten Schritten entsprechend dem Abstand zweier benachbarter Schenkel des Mäanders. Um zu vermeiaen, daß beim Drehen der Abgriffscheibe mit der Abnahmeöffnung zwischen zwei benachbarten Schenkeln des Mäanders jeweils keine Druckabnahme erfolgt, empfiehlt es sich, die Abgriff söffnung 41 so zu bemessen, daß sie wenigstens zwei benachbarte Schenkel des Mäanders überdeckt.

409848/0092

Claims

Patentansprüche

1,/Aus zweihintereinandergeschalteten, an zwei Druckeingänge an-—f geschlossenen Drosseln und einem zwischen den beiden Drosseln angeschlossenen Druckausgang bestehender einstellbarer Druckteiler, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drosseln (R- R₂) einstellbar und durch ein gemeinsames Einstellmittel (13,-34) gleichzeitig aber in entgegengesetztem Sinn verstellbar sind. .
2. Druckteiler nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosseln ,(R₁ R₀) durch zwei

■λ , δ

sich im Abstand gegenüberstehende Ventilsitze (5,6) und einen dazwischen angeordneten, durch das Einstellmittel (13) in Richtung der Ventilsitze verschiebbaren Doppeldrosselkörper (2) gebildet sind.
3. Druckteiler nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Ventilsitze (6) im Gehäuse (1) des Druckteilers verstellbar angeordnet ist.
4. Druckteiler nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellmittel eine am Doppeldrosselkörper (2) angreifende Gewindespindel (4) dient.
5. Druckteiler nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Hintereinanderschaltung der beiden Drosseln (R₁, R₃) durch einen als Fluidwlderstand wirkenden Kanal (23, 40) geringen Querschnitts und der mit dem Druckausgang (29) verbundene Abgriff des Druckteilers durch eine längs des Drosselkanals verschiebbare öffnung (27) gebildet ist. 409848/0092
6. Druckteiler nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (23) kreisförmig gebogen und die Abgrifföffnung (27} in einer den Drosselkanal abdeckenden, drehbaren Scheibe (26) angeordnet ist.
7. Druckteiler nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Abgrifföffnung (27) über einen in der Scheibe (26) vorgesehenen Verbindungskanal (28) mit dem zentral zur Scheibe angeordneten Druckausgang (29) in Verbindung steht.
8. Druckteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal kreisförmig gebogen in einer drehbaren, die beiden Druckeingänge aufweisenden Scheibe angeordnet ist und daß die Abgrifföffnung gehäusefest im radial/Abstand des Drosselkanals, von der Drehachse der Scheibe vorgesehen ist.
9. Druckteiler nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (40) mäanderförmxg ist und die Abgrifföffnung (41) wenigstens zwei benachbarte Schenkel des Mäanders überdeckt.

A09848/009 2.

Leerseite