DE2434607A1

DE2434607A1 - Vorrichtung zum konstanthalten des unterdruckniveaus in einem unterdrucksystem

Info

Publication number: DE2434607A1
Application number: DE2434607A
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl Ing Revesz
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1973-10-11
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1975-04-24
Also published as: GB1455218A; NL7411116A; SE7313806L; NL164455B; FR2247655A1; AU466484B2; DD117937A5; PL93394B1; HU172570B; CA1001519A; BE818943A; FI56299B; FI56299C; IE39597B1; IE39597L; NL164455C; AU7188874A; FI251374A; CS198253B2; SE376831B

Description

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten des Unterdruckniveaus in einem Unterdrucksystem. Ein derartiges System ist beispielsweise beim Unterdrucksystem von Melkmaschinenanlagen von Interesse, weil es sich gezeigt hat, daß ein veränderliches Unterdruckniveau für die Gesundheit des Euters schädlich ist.

Das Unterdrucksystem bei Melkmaschinenanlagen funktbniert derart, daß eine unterschiedliche Menge von Umgebungsluft in die Zitzenbecheranordnungen eintritt, während ein bestimmtes Luftvolumen durch die Unterdruckpumpe entfernt wird. Um das vorbestimmte Unterdruckniveau aufrechtzuerhalten ist es notwendig, daß die zufließende und die abfließende Luftmenge gleich sind. Die Steuerung des Unterdruckniveaus kann auf zwei verschiedene Weisen vorgenommen werden:

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1.) Die Förderkapazität der Unterdruckpumpe wird kontinuierlich der zugeführten Luftmenge angepaßt, z.B. durch Steuerung der Drehzahl der Pumpe.

2.) Die festeingestellte Förderkapazität der Unterdruckpumpe wird größer gewählt als es der Menge der an dem Zitzenbecheranordnungen einströmenden Luft entspricht, und gerade eine solche Luftnuenge, die der Differenz zwischen der Förderkapazität der Pumpe und der an den Zitzenbecheranordnungen eingelassenen Luft entspricht, wird in jedem Moment dem. System durch ein spezielles "Ventil zugeführt.

In der Praxis wird das zweite Verfahren verwendet.

Ein derartiges Ventil funktioniert in allen bisher bekannten Ausführungsformen in der folgenden Weise:

Eine Öffnung zwischen dem Unterdrucksystem und der umgebenden Atmosphäre wird durch einen Ventilkörper verschlossen, der eine geeignete Gestalt aufweist. Der Ventilkörper wird vorgespannt (meistens mittels einer Feder oder eines Gewichtes), so daß der Unterdruck und die mechanische Last, die auf den Ventilkörper einwirkt, miteinander im Gleichgewicht sind. Falls sich der Unterdruck ändert, beispiels-

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weise durch eine sich verändernde Zuströmung an den Zitzenbecheranordnungen, wird das Gleichgewicht verändert und der Ventilkörper wird verschoben. Dadurch wird die Abdeckung der Ventilöffnung verändert und die zuströmende Luftmenge wird vergrößert bis sich ein Gleichgewicht der Kräfte und dadurch das erwünschte Unterdruckniveau einstellt.
Diese Anordnung hat die folgenden Nachteile:

1.) Der Unterdruck, der auf den Ventilkörper wirkt, ist nicht notwendigerweise identisch mit dem Unterdruck im System, weil die Luft, die durch das Ventil einströmt, die Unterdruckbedingungen in der Umgebung des Ventils beeinflußt.

2.) Das Gleichgewicht der Kräfte, auf das Bezug genommen wurde, beruht auf der statischen Last. In Wirklichkeit wird die Stellung des Ventilkörpers auch beeinflußt durch dynamische Kräfte in Folge der eintretenden Luft. Diese Kräfte verändern sich mit der zuströmenden Luftmenge, und aus diesem Grunde wird der Unterdruck, der zum Aufrechterhalten des Kräftegleichgewichtes notwendig ist, von der eintretenden Luftmenge abhängig sein.

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3.) Kleine Veränderungen des Unterdruckniveaus ergeben nur kleine auf den Ventilkörper wirkende Einstellkräfte, und diese Kräfte werden gewöhnlich durch Reibung und Trägheit kompensiert, so daß die Steuerung versagt.

4.) Wenn man bei Vorrichtungen dieser Art versucht, die Nachteile gemäß Punkt 3.) zu vermeiden, wird sich eine Schwingungsneigung ergeben und die Vorrichtung wird aus diesem Grunde ungeeignet.

Zusammenfassend kann darauf hingewiesen werden, daß die bisher bekannten Vorrichtungen zum Steuern des Unterdruckniveaus nicht dazu in der Lage sind, das Unterdruckniveau mit sehr engen Toleranzen aufrecht zu erhalten. Derartige Vorrichtungen sind gewöhnlich zu träge oder sie neigen zu Schwingungen und sind nicht dazu in der Lage, das Unterdruckniveau in dem Bereich des Unterdrucksystems aufrecht zu erhalten, in dem es erwünscht ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile

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dadurch vermieden, daß die Vorrichtung zum Konstanthalten des Unterdruckniveaus aus einem Anzeiger, der eine Abweichung abfühlt in einem Gleichgewicht zwischen einer Kraft, die erzeugt wird durch das in dem Unterdrucksystem tatsächlich herrschende Unterdruckniveau, und einer permanent in dem Anzeiger wirkenden Kraft von konstanter Größe, aus einem mit dem Unterdrucksystem verbundenen Luftzuströmventil, aus einer Verbindung zum Übertragen eines von dem Anzeiger erzeugten Abweichungsimpulses und aus einer Betätigungsvorrichtung zum Steuern des Luftzuströmungsventils unter dem Einfluß des Abweichungsimpulses besteht.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der Anzeiger einen Körper ein, etwa einen Ventilkörper oder ein Diaphragma,das in einer Richtung betätigt wird durch die Kraft, die durch das Unterdruckniveau erzeugt wird, und das in der entgegengesetzten Richtung betätigt wird durch die Kraft konstanter Größe, etwa durch eine Feder oder ein Gewicht,

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die permanent in dem Anzeiger wirkt. Die Abweichungsimpulse, die durch Verschiebung des Körpers erzeugt werden, können auf pneumatischem, hydraulischem oder elektrischem Wege der Betriebseinrichtung übertragen werden zur !Steuerung des luftzuströmenden Ventils.

Gemäß einer weiteren Alternative kann der Ventilkörper des Luftzuströmventils eine konische Öse sein und der Ventilsitz des Ventils kann eine Hülse mit entsprechender Konizität und mit einem Durchtritt für die Luftströmung sein, der in der Ventilsitzoberfläche ausgebildet ist. Dadurch daß man die jeweiligen konischen Oberflächen einen kleinen Winkel mit der Achse des Konis bilden läßt wird der Effekt erreicht, daß die durch den Durchtritt fließende Luft die konischen Oberflächen fast im rechten Winkel trifft und dadurch die Einstellposition des konischen Ventilkörpers nur in einem sehr geringen Ausmaß beeinflußt. Falls die in Rede stehenden konischen Oberflächen zylindrisch wären und eine ausreichende Abdichtung zwischen ihnen vorgesehen wäre, dann wurden zwischen ihnen Reibungskräfte auftreten, die der Einstellgenauigkeit des Ventils entgegenwirken wurden.

Um zu vermeiden, daß das aus konischen Hülsen bestehende Ventil in unkorrekten Stellungen hängen bleibt, umfaßt die Betriebseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen Stab, der mit dem Ventilkörper verbunden und koaxial damit ist, der dem Ventilkörper eine Einstellkraft überträgt,

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und zwar in Abhängigkeit von den Abweichungsimpulsen, und der in der Lage ist, im Verhältnis zu dem Ventilkörper in verschiedenen Richtungen anzusprechen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung hat der Anzeiger einen Ventilkörper der geeignet ist, in der Weise betätigt zu werden, wie dies vorher erläutert wurde, und der auch ein Gehäuse hat, dessen inneres zum Teil in Verbindung steht mit der äußeren Atmosphäre, und zwar über eine Drosselöffnung, zum Teil über eine Rohrleitung mit einer geschlossenen Kammer in dem Luftzuströmventil, wobei diese Kammer bestimmt wird durch eine verschiebliche Wandung wie ein Kolben oder ein Diaphragma, der bzw. das eine-'.die ' Verschiebung übertragende Verbindung mit dem Ventilkörper des Luftzuströmventils aufweist und dessen Außenseite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Hierdurch wird der in dem Unterdrucksystem vorherrschende Unterdruck verwendet um auf pneumatischem Wege die Abweichungsimpulse von dem Anzeiger zu dem Luftzuströmventil zu übertragen. Die Atmosphärenluft, die durch die Drosselöffnung eintritt, ist notwendig, um die Funktionsfähigkeit der Übertragung der Abweichungsimpulse aufrechtzuerhalten, was über die Rohrleitung stattfindet. Die Luft, die durch die Drosselöffnung eingetreten ist, wird in das Unterdrucksystem über das Anzeigerventil abgegeben.

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Indem der aktive Bereich der verschieblichen Wandung wesentlich größer gemacht wird als der aktive Bereich des Luftzuströmventils wird eine Verstärkung des Abweichungsimpulses erhalten, so daß der Letztere Einstellkräfte erzeugt, die notwendig sind zur Steuerung des Luftzuströmventils .

Die Kraft die dauernd in dem Anzeiger wirkt, wird vorteilhafterweise hinsichtlich ihrer Größe einstellbar gemacht, so daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung so eingestellt werden kann, daß sie ein bestimmtes gewünschtes Unterdruckniveau aufrecht erhält. In ähnlicher Weise ist es vorteilhaft, die Drosselöffnung des Änzeigergehäuses einstellbar zu machen, etwa vermittels eines Nadelventils, so daß der Luftzustrom durch diese Öffnung eingestellt werden kann auf das Volumen der Rohrleitung, die die Abweichimpulse überträgt. Diese beiden Einstellmöglichkeiten beeinflussen einander, d.h., das Unterdruckniveau kann bis zu einem gewissen Grade beeinflußt werden durch Einstellung des NadeC-ventils.

Eine geeignete Ausführungsform des in dem Anzeiger angeordneten Ventils ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Ventilkörpers sphärisch ist und die Oberfläche des Ventilsitzes konisch ist in dem Bereich, in dem der Ventilkörper

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und der Ventilsitz einander berühren, wenn das Ventil in der Schließstellung ist. Hierdurch wird der aktive Bereich des Ventils konstant sein, und aus diesem Grunde sind die Veränderungen des Unterdruckniveaus in dem Unterdrucksystem die einzigen veränderlichen Faktoren. Außerdem kann ein enger Schlitz vorgesehen werden zwischen der Ventilkörperspindel und einer Oberfläche, die die Spindel führt. Hierdurch wird vermieden, daß derart große Mengen von Luft in das Unterdrucksystem einfließen, daß diese in ungünstiger Weise die Steuerung des Unterdruckniveaus beeinflussen, weil, um die erwünschte Steuergenauigkeit zu erreichen, die Steuerung nur stattfinden soll vermittels des genannten Luftzuströmventils .

Die vorliegende Erfindung wird im nachfolgenden genauer beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die in Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Anzeiger zeigt, und in denen Figur 2 einen senkrechten Schnitt durch ein Luftzuströmventil einer AusfUhrungsform zeigt, das als Beispiel die vorliegende Erfindung zeigt.

In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Gehäuse des Anzeigers ,_van dessen Unterseite ein mit einem Gewinde versehenör Halter 2 vorgesehen ist, der mit einem nicht dargestellten Unterdrucksystem verbunden werden kann. In dem Halter

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ist eine konische Ventilsitzoberfläche 3, die mit einem sphärisch ausgebildeten Ventilkörper 4 zusammenwirkt. Der letztere besitzt eine Spindel 5, die mit einem sehr geringen Spiel 6 durch einen zylindrischen Teil der Ventils it zoberfläche hindurchragt. Die Ventilspindel wird nach oben gezogen durch eine Feder 7, die aufgehängt ist in einer Ventilvorspannvorrichtung 8. Letztere ist ihrerseits an der Oberseite, des Anzeigergehäuses vermittels Schrauben 9 befestigt, die in die Vorspannvorrichtung 8 eingeschraubt sind. Außerdem ist ein Nadelventil 1o vorgesehen, das durch eine Schraubbewegung die Drosselöffnung 11 einstellbar beeinflussen kann. Eine Luftzuströmöffnung 12, die in der Wand des Gehäuses des Anzeigers vorgesehen ist, steht mit dem Nadelventil in Verbindung und wird durch einen Luftfilter 13 abgedeckt. Dieses Filter, das abnehmbar ist, sitzt in einem Halter 14. Das innere des Gehäuses des Anzeigers ist über eine Rohrleitung 15 mit einer Kammer 16 in dem oberen Teil des Luftzuströmventils verbunden, vie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Kammer wird begrenzt durch eine Art Abdekkung 17 und ein Diaphragm 18. Das letztere ist mittels Schrauben 19 zwischen der Abdeckung 17 und dem ringförmigen: Zwischenstück 2o eingeklemmt. Einim wesentlichen konischer Teil 21 ist mittels eines Bajonettverschlusses an dem Zwischenstück befestigt. Schlitze 22 sind in der Wand des konischen Teiles

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vorgesehen und dienen als Zuströmöffnungen für atmosphärische Luft in das Innere des Teiles 21. Das letztere weist einen mit einem Gewinde versehenen Halter 23 auf, der mit dem gleichen Unterdrucksystem verbunden werden kann wie das weiter oben erwähnte System. Eine Öse 24, die in ihrem oberen Teil leicht konisch ist, ragt von dem Halter 23 aus nach oben auf. Die Öse ist oben geschlossen aber besitzt in ihrem konischen Teil Löcher 25, die radial orientiert sind. In der geschlossenen Stellung des Ventils sind die Löcher 25 durch eine andere Hülse 26 geschlossen. Die beiden Hülsen sind koaxial zueinander, und die -Innenseite der Hülse 26 weist im Bereich der Löcher 25 die gleiche Konizität auf wie die Außenseite der Hülse 24. Die Hülse 26 ist oben offen und hat in der gleichen Weise eine seitliche Öffnung 27. Ein Stift 28 verbindet das Diaphragm 18 mit dem oberen Teil der Hülse 26. Infolge der Vorspannung des Diaphragm's 18 strebt das letztere danach, die Hülse 26 nach unten in die Schließstellung zu drängen. Der Stift 28 ist mit Bezug auf die Hülse 26 gelenkig gelagert, und zwar dadurch, daß er an seinem unteren Ende eine Bohrung aufweist, die quer durch den Stift verläuft und die nach außen in Rihhtung auf beide Enden konisch verläuft und den Stift mit Spiel umgibt, der seinerseits am oberen Ende der Hülse befestigt ist.

Die Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:

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Das Unterdruckniveau, das in dem Unterdrucksystem aufrecht erhalten werden soll, wird durch eine entsprechende Einstellung der Zugspannung der Feder 7 eingestellt, was durch Drehen der Schraube 9 stattfindet. Die Luftzuströmung in das Gehäuse des Anzeigers wird gesteuert durch das Nadelventil 1o, und zwar angesichts der örtlichen Ausbildung des Unterdruck systems. Eine Abdichtplatte vermeidet ein unsachgemäßes Betätigen der Schraube 9 sowie des Nadelventils 1o, nachdem diese richtig eingestellt worden sind. Unter normalen Betriebsbedingungen wird die gesamte durch das Nadelventil eintretende Luft durch das Ventil 3 bis 6 abgesogen. Falls das Unterdruckniveau in dem Unterdrucksystem sich vergrößert,wird der Ventilkörper 4 nach unten gezogen, und das vergrößerte Unterdruckniveau pflanzt sich fort durch die Rohrleitung 15 bis zur Kammer 16 in dem Luftzuströmventil. Das Diaphragm 18 wird angehoben und deckt dadurch in entsprechendem Masse die Löcher 25 ab. Luft fließt dann in einem zunehmenden Masse in die Löcher und zwar teilweise von oben durch das obere Ende der Hülse 26 und teilweise durch die seitliche Öffnung 27 der Hülse. Durch diesen Strömungsweg ist der Einfluß der Luftströmung in der axialem Richtung der Hülse im wesentlichen ausgeschaltet und damit eine Störung der Steuerungsgenauigkeit. Das Zuströmen von Luft in das Unterdrucksystem über den Halter 23 stellt das Unterdruckniveau wieder her, und zwar eingestellt durch die Feder 7. Infolge der Beweglichkeit der Verbindungsstelle 29,3o

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in verschiedene Richtungen ist die Hülse 26 selbstzentrierend in Beziehung auf die Hülse 24, demzufolge ist vermieden, daß die Hülse 24 und 26 aneinander haften bei Bewegungen des
Diaphragm's.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann nicht
nur zum Aufrechterhalten eines konstanten Unterdruckniveaus
sondern auch zum Aufrechterhalten einer konstanten Differenz zwischen einem niedrigeren und einem höheren Unterdruck verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

( 1.) irorrichtung zum konstanthalten des Unterdruckniveaus in einem Unterdrucksystem, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Anzeiger (1 - 14), der eine Abweichung abfühlt in einem Gleichgewicht zwischen einer Kraft, die erzeugt wird durch das in dem Unterdrucksystem tatsächlich herrschende Unterdruckniveau und einer permanent in dem Anzeiger wirkenden Kraft (7) von konstanter Größe, aus einem mit dem Unterdrucksystem verbundenen Luftzuströmventil (16 - 3o), aus einer Verbindung (15) zum Übertragen eines von dem Anzeiger erzeugten Abweichungsimpulses und aus einer Betätigungseinrichtung (18,28) zum Steuern des Luftzuströmventils unter dem Einfluß des Abweichungsimpuls es besteht.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger ( 1-14 ) einen Körper 4 einschließt, etwa ein Ventilkörper oder ein Diaphragma, der in einer Richtung durch eine Kraft betätigt wird, die durch das Unterdruckniveau erzeugt wird, und in der anderen Richtung betätigt wird durch die Kraft (7) konstanter Größe, etwa einen Gewicht oder einer Feder, die in dem Anzeiger permanent wirkt.
3.) Vorrichtung nach Anspmich 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Ventilkörper in dem Luftzuströmventil (16 - 3o) eine konische Hülse (26) ist und daß der Ventilsitz des Ventils eine Hülse (24) ist mit entsprechender Konizität und mit einem Kanal(25) zum Durchströmen der Luft, wobei der Kanal in der Ventilsitzoberfläche ausgebildet ist.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebseinrichtung einen Stift (28) einschließt, der mit dem Ventilkörper (26) verbunden ist, der koaxial mit dem letzteren ist, der dem Ventilkörper eine Einstellkraft überträgt, die abhängig ist von den Abweichungsimpulsen, und der gelenkig aufgehängt ist (29,3o) in Beziehung zum Ventilkörper.
5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger ein Gehäuse (1) aufweist, dessen inneres teilweise mit der äußeren Atmosphäre über eine Drosselöffnung (11), teilweise über eine Rohrleitung (15) mit einer geschlossenen Kammer (16) in dem Luftzuströmungsventil (16 - 3o) in Verbindung steht, wobei diese Kammer bestimmt wird durch eine verschiebliche Wand (18), etwa einem Kolben oder Diaphragm, das eine die Verschiebung übertragene Verbindung (28) mit dem Ventilkörper (26) des Luftzuströmventils aufweist und dessen Außenseite dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.

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6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Bereich der verschieblichen Wand (18) wesentlich größer ist als der aktive Bereich des Luftzuströmventils .
7.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (11) einstellbar ist, z.B. vermittels eines Nadelventils (1o).
8.) Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (7) die permanent in dem Anzeiger wirkt, hinsichtlich ihrer Größe einstellbar ist.
9.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Ventilkörpers sphärisch und die Oberfläche des Ventilsitzes (3) konisch in dem Bereich ausgebildet ist, in dem der Ventilkörper und der Ventilsitz miteinander in der Schließstelle des Ventils in Kontakt sind.
1o.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein enger Schlitz (6) zwischen der Spindel (5) des Ventilkörpers und der die Spindel führendenOberfläche vorgesehen ist.
11.) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtungen (9 bzw.io) versiegelt sind, nachdem die Einstellung vorgenommen worden ist.

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