DE2553817B2

DE2553817B2 - Vorrichtung zur Umwandlung eines Druckmitteldruckes in eine Kraft, insbesondere für pneumatische Regelgeräte

Info

Publication number: DE2553817B2
Application number: DE19752553817
Authority: DE
Inventors: Lothar 6082 Moerfelden Kemmler
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1975-11-29
Filing date: 1975-11-29
Publication date: 1979-12-06
Also published as: FR2333142A1; NL170885B; DE2553817C3; CH633927A5; CH615752A5; NL170885C; FR2333142B1; NL7613283A; DE2553817A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Druckmitteldruckes in eine Krall, insbesondere für pneumatische Regelgeräte, bei der ein in Bezug auf ein ortsfestes Bauteil beweglich gelagertes Bauteil als das die Kraft übertragende Teil von dem durch das ortsfeste Bauteil zugeführten Druckmittel angeströmt wird.

Bei Vorrichtungen oder Geräten, mit deren Hilfe ein Druck in eine Kraft umgewandelt wird, wie sie z. B. in der pneumatischen Meß- und Regeltechnik benötigt werden, besteht die Forderung, diese Umwandlung möglichst reibungsarm vorzunehmen. Es ist aus der DE-OS 22 64 220 bekannt, zur Umwandlung des pneumatischen Druckf.s in eine Kraft einen Federrohrbalg zu verwenden. Solche Federrohre können aber nicht beliebig klein hergestellt werden und verringern außerdem durch ihre Eigensteifigkeit die Empfindlichkeit des Gerätes. Ein Ersatz des Federrohrbalges durch einen in einem Druckmittelzylinder geführten Kolben scheidet praktisch wegen der dadurch verursachten Reibung ebenfalls aus. Um dies zu vermeiden, ist gemäß der DE-PS 1184 100 bei einer Einrichtung zur Umwandlung einer elektrischen Stromgröße in einen proportionalen Druck für die pneumatische Regelung ein Kompensationskraftgeber mit einem auf langer Basis frei verschiebbarer Stift vorgeschlagen worden, welcher durch eine Bohrung in der Wandung eines mit unter dem Ausgangsdruck stehenden Luft gefüllten Gefäßes geführt ist. Dabei ist der Durchmesser des Führungslagers gegenüber dem Stiftdurchmesser so gewählt, daß um den Stift herum verhältnismäßig viel Luft austritt Ein solcher größerer Luftverlust ist aber unerwünscht Zum Stand der Technik wird auch noch auf die DE-AS 16 48 390 verwiesen, welche einen Mer.genteiler zeigt, bei dem durch Verschieben einer Stange in einem konvergierenden Kanal unterschiedliche Drücke entnommen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ίο Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie bei möglichst geringem Luftverlust praktisch reibungslos und unempfindlich arbeitet Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß von dem angeströmten beweglich gelagerten

Bauteil und dem der Druckmittelzuführung dienenden

ortsfesten Bauteil ein vom abströmenden Druckmittel zu durchströmendes Labyrinth gebildet ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Strömungswiderstand für die abfließende Luft künstlich vergrößert wird. Die mehrmalige Strömungsumleitung und besonders die Hintereinanderschaltung von kleinen und großen Querschnitten bewirkt eine starke Verwirbelung des Luftstromes, wodurch der Durchfluß durch das Labyrinth erheblich kleiner ist als bei einem einfachen Querschnitt gleicher Größe. Auf diese Weise wird der Leckverlust sehr verringert. Außerdem hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Vorrichtungen zur Druck-Kraftumwandlung den Vorteil, daß sie ohne nennenswerte Reibung arbeitet.

Das zu durchströmende Labyrinth kann zweckmäßigerweise Abschnitte mit unterschiedlich großen Durchströmungsquerschnitten für das Druckmittel aufweisen, wobei sich diese Querschnitte abwechselnd verengen und erweitern können. Gemäß einer besonders vorteilhaften und einfachen Ausführungsform der Erfindung kann der ortsfeste Bauteil mindestens eine die Ausmündung der das zugeführte Druckmittel führenden Bohrung mit Abstand wenigstens teilweise umgebende Nut aufweisen, in welcher zur Bildung des Labyrinths ein Steg des beweglichen Bauteiles eintaucht.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

« Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt einen Druckkraftwandler mit einfachem Durchströmungslabyrinth,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Druckkraftwandler nach Fig. 1,

F i g. 3 in einem schematischen Längsschnitt einen Druckkrafiwandler mit zweifachem Durchströmungslabyrinth und

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Druckkraftwandler nach F i g. 3.

Der in F i g. 1 und 2 dargestellte Druckkraftwandler besteht aus einem vorzugsweise runden, beweglichen gelagerten Bauteil 1 und einem in verhältnismäßig geringem Abstand darunter angeordneten ortsfesten Bauteil 2. Das Bauteil 1 ist z. B. mittels eines mit ihm verbundenen Hebelarmes 3 an einem Drehpunkt 4 gelagert. Das ortsfeste Bauteil 2 hat eine mittlere Bohrung 5, durch die das Druckmittel, z. B. Druckluft, mit einem Druck P in Richtung des eingezeichneten Pfeiles zugeführt wird.

Konzentrisch zu der Bohrung 5 ist in dem Bauteil 2 eine nach dem Bauteil 1 hin offene, ringförmige Nut 6 angeordnet. Das Bauteil 1 ist an seinem Umfang mit einem ringförmigen, nach dem Bauteil 2 hin vorsprin-

genden Steg 7 versehen, welcher mit Spiel von oben her in die Nut 6 eingreift oder eintaucht Dadurch erhält das Labyrinth einen inneren, sich an den waagerechten, zwischen der Oberfläche des Bauteiles 2 und der Unterfläche des Bauteiles 1 befindlichen Durchströmungsquerschnitt 8 anschließenden senkrechten Ringspalt 9 mit vorzugsweise engerem Querschnitt, einen sich vorzugsweise wieder erweiternden waagerechten Bodenspalt 10 und einen äußeren, sich von letzterem wieder senkrecht erstreckenden und vorzugsweise wiederenges· in Ringspalt 11.

Wenn durch die Bohrung 5 Druckluft in Richtung des Pfeiles P zuströmt, so wirkt das zwischen dem Bauteil 1 und dem Bauteil 2 gebildete Labyrinth als Druckteiler, d. h. es bildet sich unterhalb des Bauteiles 1 ein Teildruck aus, der über die wirksame Räche des Bauteiles 1 in eine Kraft Fumgesetzt wird. Die Kraft Fverhält sich zu dem Druck P der angelegten Druckluft linear, bzw. wird der Druck in eine demselben proportionale Kraft umgewandelt. Durch das eingebaute Labyrinth wird der Durchfluß und damit der Leckverlust entsprechend klein gehalten.

Der in Fig.3 und 4 gezeigte Druckkraftwandler unterscheidet sich von dem Gera* nach F i g. 1 und 2 durch eine Verdoppelung des Labyrinthes. Das ortsfeste Bauteil 2' enthält hier zwei konzentrisch zueinander angeordnete Nuten 6' und 6", in welche die entsprechend konzentrisch angeordneten Stege T bzw. 7" eines beweglich gelagerten Bauteiles Γ eintauchen. Auf diese Weise ergibt sich eine mehrfache Richtungsänderung der durch die Bohrung 5 in Richtung des Pfeiles P einströmenden Druckluft und bei entsprechender Bemessung der Spaltquerschnitte eine mehrfache, abwechselnde Expansion und Komprimierung des abfließenden Luftstromes. Die Leckverluste werden dadurch noch geringer als bei dem Gerät nach Fig. 1 und 2, oder aber es kann bei gleichem Leckverlust die Fertigungsgenaugikeit weiter herabgesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Umwandlung eines Druckmitteldruckes in eine Kraft, insbesondere für pneumatische Regelgeräte, bei der ein in Bezug auf ein ortsfestes Bauteil beweglich gelagertes Bauteil als das die Kraft übertragende Teil von dem durch das ortsfeste Bauteil zugeführten Druckmittel angeströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem angeströmten beweglich gelagerten Bauteil (1) und dem der Druckmittelzuführung dienenden ortsfesten Bauteil (2) ein vom abströmenden Druckmittel zu durchströmendes Labyrinth (9, 10, 11) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Labyrinth Abschnitte mit unterschiedlich großen Durchtrittsquerschnitten für das Druckmitte! aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchtrittsquerschnitte des Labyrinths abwechselnd verengen und erweitern.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Bauteil (2) mindestens eine die Ausmiindung der das zugeführte Druckmittel führenden Bohrung (5) mit Abstand wenigstens teilweise umgebende Nut (6) aufweist, in welche zur Bildung des Labyrinths ein Steg (7) des beweglichen Bauteiles (1) eintaucht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) die Bohrung (5) im ortsfesten Bauteil (2) konzentrisch umgibt und der Steg (7) entsprechend konzentrisch zur Mittelachse des kreisförmig ausgebildeten Bauteiles (1) angeordnet ist.