DE2440395C3 - Druckluftbetriebener Kraft-Druck-Umformer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckluftbetriebenen Kraft-Druck-Umformer nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Durch das Buch von W.E. Frede »Bauelemente der Regelungstechnik« Carl Hanser Verlag, München 1961, Seite 40, Bild 32, ist ein pneumatischer Druckgeber bekanntgeworden, bei dem die Membran in den als Prallplatte wirkenden Membranteller eingespannt ist. Die Einspannung des Membrantellers in die Membrane erschwert die Zentrierung des Membrantellers und die parallele Ausrichtung in Bezug auf die Düse. Die Montage des Systems muß d.-iher sehr sorgfältig durchgeführt werden. Eine miniaturisierte Ausführung des Druckgebers zur Aufnahme relativ kleiner Kräfte ist mit der bekannten Konstruktion nicht möglich. Weiterhin weist die bekannte Konstruktion des Druckgebers eine relativ große Hysterese, eine schlechte Linearität und eine geringe Empfindlichkeit auf.

Aus der DT-OS 16 73 598 ist ferner ein druckluftbetriebener Kraft-Druck-Umformer bekanntgeworden, bei dem die Membran nicht in die Prallplatte eingespannt ist. Vielmehr stützt sich bei dieser bekannten Anordnung die Prallplatte über die nunmehr scheibenförmig ausgebildete Membran auf der Düse ab. Mit dieser Anordnung läßt sich eine wesentlich bessere Empfindlichkeit und Linearität erzielen. Um jedoch die als Federteller ausgebildete Prallplatte genau über der Düse zu zentrieren, bedarf es einer Verbindung zwischen Membran und Federteller, beispielsweise durch eine Klebeverbindung. In diesem Fall ergibt sich jedoch wie im Falle einer eingespannten Ringmembran eine gewisse Hysterese des Umformers. Verzichtet man hingegen auf eine Verbindung zwischen Federteller und Membran, so besteht bei der bekannten Anordnung die Gefahr, daß sich der Federteller verschiebt und dieser unter der Kraft der Feder auf der Düse kippt, wodurch der Umformer in seiner Funktion gestört wird.

Ausgehend von diesem bekannten Umformer ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen druckluftbetriebenen Kraft-Druck-Umformer anzugeben, der in jedem Fall hysteresefrei arbeitet und bei dem die umzuformende Kraft immer konzentrisch auf die Düse einwirkt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfiridungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Kraft-Druck-Umformer in einem schematisclien Axialschnitt und

Fig.2 einen Axialschniti durch einen Kraft-Druck-Umformer in einer gerätetechnischen Ausführung als einstellbarer Druckgeber.

Gemäß Fig. 1 weist der Kraft-Druck-Umformer ein Gehäuse 1 auf, welches aus einer Grundplatte 2 und einer Deckplatte 3 besteht. Zwischen den Platten 2 und 3 ist eine dünne Membran 4 eingelegt. Die Grundplatte weist eine Düse 5 auf, deren Stirnfläche planparallel zu der oberen Einspannfläche der Grundplatte 2 liegt. Eine zylindrische Ausnehmung 6a in der Grundplatte 2 fluchtet mit einer zylindrischen Ausnehmung 6b in der Deckplatte 3. In der zylindrischen Ausnehmung 6b ist die zylindrische Prallplatte 7 eingelegt, die von der Ausnehmung 6b gleitend geführt ist und für die Übertragung der auf sie von oben über einen aus dem Gehäuse herausragenden Stift 8 wirkenden Eingangskraft Kt sorgt. Die Toleranz zwischen der Prallplatte 7 und der zylindrischen Ausnehmung 6b ist so bemessen, daß eine konzentrische eindeutige Lage der Prallplatte 7 gegeben und ihre reibungsarme axiale Gleitbewegung möglich ist.

Die Grundplatte 2 enthält zwei Anschlüsse 9 und U, die in die zylindrische Ausnehmung 6a münden. Dem einen Anschluß 9 kann eine für die Funktion notwendige Vordrossel 10 vorgeschaltet werden, während der verbleibende Anschluß 11 als Ausgang dient. Fig. 1 zeigt eine Ausführung, bei der die Vordrossel 10 direkt in der Grundplatte 2 eingebaut ist und der Anschluß 9 als Zuluftanschluß verwendet wird. Die Vordrossel 10 kann hierbei verschiedene Ausführungsformen aufweisen, z. B. als gelochte Metallplatte, eingepreßte Steindrossel oder sie kann direkt in die aus Kunststoff bestehende Grundplatte eingearbeitet sein, indem die Diosselöffnung durch eine Ultraschallbohrung angebracht wird.

Für eine einwandfreie Funktion ist es wichtig, daß die Prallplatte 7 nicht über die Düse 5 kippt und auch beim Abschalten der Zuluft pz ihre parallele Lage beibehält. Um dies zu gewährleisten, ist in der Ausnehmung 6a der Grundplatte 2 ein Ringsteg 12 vorgesehen, dessen Stirnfläche nur geringfügig, z. B. 0,1 bis 0,3 mm, gegenüber der Stirnfläche der Düse 5 nach unten versetzt ist. Anstatt des Ringsteges 12 können auch mehrere, mindestens jedoch drei Stützstellen, in die Grundplatte eingearbeitet werden.

Die einzelnen Gehäuseteile können aus Kunststoff hergestellt sein und durch Schrauben oder Hohlnieten bzw. Ultra-Schallschweißen miteinander verbunden sein. Die Montage ist äußerst einfach und es ergibt sich ein sehr flacher und raumsparender Aufbau des Kraft-Druck-Umformers.

Gemäß F i g. 2 ist der vorstehend beschriebene Kraft-Druck-Umformer ein Bestandteil eines sogenannten Druckgebers. Die Grundplatte 2 erfährt keinerlei Änderung. Dagegen ist die Deckplatte 3 als tubusförmiges Bauteil mit einem innengewinde ausgebildet, in welches ein Stellkopf 14 von oben eingeschraubt ist. Zwischen Stellkopf 14 und Steuerplatte 7 ist eine

zylindrische Druckfeder 13 angeordnet, deren Federkraft somit auf die den Federteller darstellende Prallplatte 7 wirkt und eine proportionale Abbildung des Ausgangsdruckes zur Folge hat. Der an dem Anschluß 11 entnommene Ausgangsdruck p\ wird somit auf den vorher über den Stellknopf 14 eingestellten Wert gehalten. Auf der oberen Stirnfläche der tubusförmigen Deckplatte 3 ist eine Skala 15 angeordnet, und der Stellknopf 14 kann mit einem Schlitz 16 durch Verdrehen auf den jeweils gewünschten Druck eingestellt werden. Durch eine Verdrehung des Stellknopfes 14 im Uhrzeigersinn wird die Feder 13 koprimiert, und es steigt entsprechend der Vergrößer ten Kraft der Ausgangsdruck p\ am Anschluß 11 an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

24 395 3 Patentansprüche:

1. Druckluftbetriebener Kraft-Druck-Umformer, mit einem Düse-Prallplatte-System, wobei die Prallplatte auf derjenigen Seite der im zylindrischen Gehäuse des Umformers eingespannten scheibenförmigen Membran aufliegt, die der Düse abgewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (7) an der zylindrischen Ausnehmung (6b) des Gehäuses gleitend geführt ist und daß konzentrisch zur Düse (5) ein die Kippbewegung der Prallplatte begrenzendes Abstützorgan (12) angeordnet ist.

2. Kraft-Druck-Umformer nach Anspruch 1, '5 dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützorgan ein geringfügig gegenüber der Stirnfläche der Düse (5) zurückversetzter Ringsteg (12) ist.

3. Kraft-Druck-Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstützorgan mindestens drei äquidistant um die Düse (5) angeordnete Stützstellen vorgesehen sind.