-
Kontaktmanometer zur Verwendung als Steuergerät bei einem
-
Druckregulierungssystem (nach DT-PS 2 332 249).
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rontaktmanometer zur Verwendung
als Steuergerät bei einem Druckregulierungssystem, mit einer an einem Manometerzeiger
befestigten, beim Erreichen eines mittels eines Sollwerteinstellelementes voreingestellten
Sollwertes im Druckregulierungssystem über eine Lichtschranke optisch-elektrische,
eine Druckkonstanthaltung steuernde Auswertemittel beeinflussenden Blende, wobei
mit dem Manometerzeiger neben der ersten beim Erreichen des Sollwertes die optisch-elektrischen
Auswertemittel steuernden Blende ein eine zweite beim Erreichen des Sollwertes die
optisch-elektrischen Auswertemittel steuernde Springblende einstellender Mitnehmer
fest verbunden ist, wobei weiterhin mit dem zwecks Einstellung auf den Sollwert
drehbar auf eine Zentral-Buchse gelagerten Sollwertelement schwenkbar die Springblende
verbunden ist und ferner eine die beim aber schreiten des Sollwertes von dem mit
dem Manometerzeiger verbundenen Mitnehmer in einem die Auswertemittel steuernden
Zustand gebrachte und beim Unterschreiten des Sollwertes wieder zurückgestellte
Springblende in einer der beiden Lagen haltende Feder vorgesehen ist nach DT-PS
2 332 249.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sicherzustellen, daß nach
Überschreiten des Sollwertes infolge Undichtheit des Magnetventils der Druck unkontrollierbar
hoch steigen kann.
-
Dies wird bei dem eingangs genannten Kontaktmanometer erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß ein zweiter Phototransistor so angeordnet ist, daß nach überschreiten
des Sollwertes um einen bestimmten vorgegebenen Wert der Manometerzeiger und der
Mitnehmer mittels des zweiten Phototransistors und zweiter Auswerteschaltmittel
ein Magnetventil zwecks Verringerung des Druckes steuert.
-
Hierdurch kann in einfacher Weise ohne Veränderung der Grundkonzeption
des Kontaktmanometers sichergestellt werden, daß aufgrund eines Dichtungsfehlers
des Einlaßventils ein unerwünscht hoher Druck in einem einem Dauerversuch ausgesetzten
Prüfling entsteht.
-
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Abstand beider
Phototransistoren geringer als die Breite der Aussparung für das Einrasten des Mitnehmers
in die Springblende.
-
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Druckverringerung
jeweils kurzzeitig, taktweise vorgenommen.
-
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das entsprechende Magnetventil
vor Unterschreiten des Sollwertes wieder abgestellt wird.
-
Anhand der Zeichnungen ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Die Zeichnungen sind rein schematisch und dienen nur zum Verständnis, sind aber
keineswegs den tatsächlichen Maßstäben entsprechend.
-
Die Figur 1 zeigt einen teilweisen Querschnitt des Gerätes.
-
Die Figur 2 zeigt in einer Vorderansicht die zwei genannten Blenden
in einer bestimmten Lage zueinander.
-
Die Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das steckbare Bauelement,
insbesondere in Zusammenhang mit den verschiedenen Betriebslagen I - III der Blendenanordnungen.
-
Mit a ist das Gehäuse des Meßsystems bezeichnet, in dem das an sich
bekannte Meßsystem b und die bekannte Bourdonsche Feder c, welche sich je nach den
Druckverhältnissen mehr oder weniger dehnt, angeordnet sind. Dieses Gehäuse a ist
abgedeckt mit einer Montageplatte e, welche mittels Justierbolzen f, die beispielsweise
mit dieser Montageplatte fest oder verschraubbar verbunden sind, in genau paralleler
Lage zum Gehäuseboden derart eingestellt werden kann, daß die auf die konische Achsenspitze
d des Meßsystems aufgesteckte Achsverlängerung g genau in die auf der Montageplatte
fest angeordnete Zentral-Buchse k zu liegen kommt, so daß jede Berührung mit dieser
Buchse während des Betriebes des Manometers ausgeschlossen ist.
-
Mit der Montageplatte e ist eine Antriebseinstellanordnung verbunden,
bestehend aus einer mit einem von außerhalb betätigbaren Einstellknopf verbundenen
Antriebsachse 1 und zwei parallelen Einklemmscheiben m, so daß die Trägerscheibe
t, auf der die Auswertemittel angebracht werden, parallel zur Meßskala s verdrehbar
ist. Diese Verdrehung dient, wie nachstehend noch ausgeführt wird, zur Einstellung
der Auswertemittel auf den gewünschten Sollwert. Diese Einstellung kann durch Drehen
der Antriebsachse von außen her, da diese Achse 1 bis außerhalb des Manometer-Gehäuses
verlängert ist, eingestellt werden. Um einen genauen parallelen Lauf der Trägerscheibe
t bezüglich der Montageplatte e zu gewährleisten, ist diese Trägerscheibe t von
einer Hülse x auf eine entsprechend vorgesehene Fläche der Zentral-Buchse k geführt,
was also bedeutet, daß diese Hülse x mittels der vorstehend beschriebenen Antriebseinstellanordnung
auf die Zentral-Buchse verstellbar gelagert ist, wozu genau glattgeschliffene Flächen
ausreichen.
-
In dieser Trägerscheibe t ist ein Haltestift r mit Mutter derart eingebracht,
daß das Minibauelement n mit dem Schlitz rr (Figur 3) zwischen Trägerscheibe und
Mutter des Stiftes r aufgenommen und festgesetzt werden kann. Bei dem Einstecken
des Minibauelementes wird auch in bekannter, nur angedeuteter Weise eine Steckverbindung
derart zustandegebracht, daß die in dem Minibausatz enthaltenen Kreise und damit
deren Ausgangsadern, beispielsweise 3, mit den nach außen führenden, nur schematisch
angedeuteten Adern i verbunden werden. Über diese Adern wird die Speisung der enthaltenen
Geräte versorgt und ist zumindest eine Signalader zur Übertragung der Auswertebefehle
vorgesehen. Durch diese Befehle wird in bekannter Weise eine Ventilsteuerung vorgenommen.
Die Adern sind in bekannter, weiter nicht dargestellter Weise zu einer im Boden
des Meßsystemgehäuses vorgesehenen Steckbuchse v geführt, an der die Ventilsteuerung
und Speisung anschließbar ist.
-
Mit der Achsverlängerung g ist der Manometerzeiger h verbunden. An
diesem Manometerzeiger ist eine Blende jj und ein Mitnehmer j verbunden, welche
der Manometereinstellung entsprechend eine kreisförmige Bewegung durchführen. Auf
diese Weise kann, wenn angenommen wird, daß die Trägerscheibe und der darauf angeordnete
steckbare Bausatz n mit der Lichtschranke p/q, dem vertikalen Blendenteil y und
der Springblende o und den elektronischen Auswertemitteln w (beispielsweise eine
gedruckte Schaltplatte) dem Sollwert entsprechend eingestellt sind, eine jetzt anhand
der Figur 3 beschriebene Auswertung der Manometerzeigereinstellungen vorgenommen
werden. Der Manometerzeiger h ist in der in Figur 3 gezeigten Lage noch nicht auf
den Sollwert eingestellt. Erhöht sich jetzt der Druck in dem zu messenden Gefäß,
so wird das Drucksystem derart beeinflußt, daß der Zeiger h mit der daran befestigten
Blende jj und dem Mitnehmer j (vergleiche Figur 2) in die in Figur 2 gezeigte Spalte
der Blende y gelangt. Der
vertikale Blendenteil y der Springblende
o befindet sich mit seinem vertikalen Teil nicht in der in Figur 3 gezeigten Lage,
sondern mit dem vertikalen Blendenteil in der Ausgangslage II, und zwar durch eine
von der Feder dd ausgeübte Federspannung. Diese Feder dd ist, wie in Figur 3 gezeigt
ist, zwischen einem mit dem Gehäuse n verbundenen Stift cc und der Anzeigenöffnung
aa bzw. aa' der Springblende gespannt. Mit weiterer Erhöhung des Druckes nimmt jetzt
der Mitnehmer j den vertikalen Blendenteil y und somit die gesamte Springblende
o bis zum eingestellten Sollwert mit.
-
Dies ist die Einstellung I und damit die in Figur 3 dargestellte Springblendenlage.
Beim Erreichen dieses Sollwertes strahlt die Lichtquelle den Phototransistor nicht
mehr an, da die Blende jj und kurz vorher die äußere Kante des vertikalen Blendenteils
y den Lichtstrahl unterbrochen hat. Es wird hierdurch über die elektronische Auswerteschaltungw
ein Signal zu einem Sperrventil gegeben, wodurch dieses eine weitere Druckerhöhung
vermeidet. Diese Sperrung bleibt bis zur Freigabe des Lichtstrahls aufrecht erhalten.
Es sei noch erwähnt, daß also das Einschwenken der äußeren Kante des Blendenteils
y der Springblende o das Erreichen des Sollwertes kennzeichnet.
-
Uberschreitet jetzt der Druck den Sollwert, so wird die mit dem Mitnehmer
j verbundene Blende jj wieder aus der Aussparung des Blendenteiles y herausgedreht
und mittels der Feder dd wird damit dann auch die Springblende o mit dem Blendenteil
y in die Lage 111 gebracht und darin gehalten. Jetzt ist also dauern die Springblende
o mit dem vertikalen Blendenteil y im Lichtstrahl, so daß das Signal zur Betätigung
des Steuerventils aufrechterhalten bleibt. Nimmt der Druck ab, so dreht die Blende
jj mit dem Mitnehmer j wieder in die Aussparung und nimmt die Springblende o mit
zurück und verlaßt diese nach Unterschreiten des Sollwertes wieder, wobei dann die
Feder dd die Springblende wieder in die Ausgangslage bringt
und
4 beliebig eingestellt werden. Diese Veränderung der Lage der Excenterpunkten 14,
15 der Antriebsscheiben bezüglich einander und damit der Kolbenausgangslagen bezüglich
einander können unabhängig vom Antrieb 2 auch während des Betriebes vorgenommen
werden. Die Einstellung bewirkt eine beliebige und kontinuierliche Änderung der
Volumen der Druckgefäße. Um ein Beispiel zu haben, sind in Figur 2 für beide Kolben
3 und 4 zwei verschiedene Ausgangslagen (Volumen der Gefäße) der Kolben bezüglich
einander dargestellt. In der Figur 3 sind diesbezügliche Kurven für die Druckveränderungen
in den Kolben gezeigt. Es ist die resultierende Druckveränderung im Prüfling, welche
sich ergibt aus der Addiiton der Volumenänderungen in den beiden Kolben eingezeichnet.
-
Die Kurve a zeigt, wie das Druckverhalten bei Gleichlauf der Kolben
ist, das heißt also, wenn beide Kolben von der Ausgangslage aus den maximalen Weg,
das heißt die gesamte Kolbenlänge zurückzulegen haben. In diesem Falle entsteht
der Maximaldruck. Nimmt man eine Verstellung der beiden Kolben um 900 vor, so halbiert
sich der jeweilige maximale Druck gemäß der Abbildung b. Ist eine Verstellung um
1800 vorgenommen und laufen damit die Kolben vollständig gegenläufig, so wird sich
am Knotenpunkt 21 die Wirkung der beiden Kolben aufheben. Es bleibt nur die Druckvorgabe,
Abbildung c.
-
Da, wenn man nicht mit einem Vakuum arbeitet, es vorteilhaft ist,
den Mindestdruck der sich aus der sinusförmigen Veränderung ergibt, nicht unter
Null fallen zu lassen, ist es wünschenswert, eine gewisse konstante Druckvorgabe
vorzugeben.
-
Dieser muß also mindestens den Druck im Druckgefäß konstant auf Null,
vorzugsweise aber auf 2 bis 3 bar, halten. Diese Druckvorgabe ist in der Darstellung
nach Figur 3 bereits berücksichtigt worden.
-
Da bei Dauerversuchen an Rohren, die eine gewisse Elastizität
jedem
bekannten Meßsystem aufsteckbar. Hierdurch wird nicht nur jedes Meßsystem verwendbar,
sondern kann auch jedes Meßsystem nachträglich entsprechend umgebaut werden.
-
Sowohl durch das Unterbrechen und Nichtunterbrechen des Lichtstrahls
als auch durch das in die Betätigungslage bzw. Ausgangslage Dringen der Springblende
o und gegebenenfalls auch durch die Berührung der Springblende mit den begrenzenden
Kanten z und zz können zusätzliche elektrische Befehle und/ oder Signale, beispielsweise
optische und akustische Warnzeichen für die Bedienungsperson zwecks Aufmerksamkeitsmachung
des Unter- bzw. Überschreitens des Sollwertes abgegeben werden.
-
Es kann nun vorkommen, daß das Magnetventil im Laufe der Zeit nicht
mehr vollständig schließt und nach überschreiten des Sollwertes infolge des Leckflusses
des Einlaßmagnetventils der Druck im Prüfling unkontrollierbar ansteigt. Um dies
zu verhindern ist ein zweiter Phototransistor DT2 so anzuordnen, daß der Manometerzeiger
h mit dem Mitnehmer nach Überschreiten des Sollwertes einen bestimmten vorgegebenen
Druckwert der Mitnehmerblende j im Bereich des zweiten Phototransistors PT2 kommt.
In diesem Falle wird dann für diesen der einfallende Lichtstrahl unterbrochen und
zweite Auswertemittel können ein zweites Magnetventil öffnen um eine Druckverringerung
zu erreichen. Der Abstand beider Phototransistoren PT1 und PT2 ist geringer als
die Breite der Aussparung für das Einrasten des Mitnehmers j in die Springblende
o anzunehmen. Dies bedeutet also, daß der Phototransistor PT1 am Anfang und der
Phototransistor PT2 am Ende der Aussparung, bezogen auf die von Null an beginnende
Drehung des Manometerzeigers h, liegt.
-
Es ist ferner vorteilhaft die Druckverringerung jeweils kurzzeitig
und taktweise vorzunehmen, damit die Druckverringerung bei Freigabe des zweiten
Phototransistors vor dem Unterschreiten des Sollwertes möglich ist.
-
Bei Unterschreiten des Sollwertes xird durch das erste Magnetventil
wiederum eine Druckerhöhung ermöglicht. Die Abschaltung des zweiten Magnetventils
kann entweder zeitabhängig oder abhängig vom Unterschreiten des Sollwertes in Abhärgigkeit
der ersten Auswertemittel erfolgen.
-
In der Figur 4 ist ein Anwendungsbeispiel für das Kontaktmanometer
dargestellt. Das Kontaktmanometer MA mit seinem Zeiger h funktioniert wie vorstehend
beschrieben und gehört zu der Steuereinrichtung ST. Mit 1 ist die Zuleitung zum
Prüfling bezeichnet. Über die Leitung 2 kommt Druckluft in den Behälter 8 worin
sich ein Medium 9 befindet, das für die Durchführung der Dauerprüfung im Prüfling
vorhanden ist. Das Ventil 3 wird vom Manometer MA über die Leitung 5 und die Steuerung
4 dann geöffnet, wenn der Druck im Behälter 8 und damit im Prüfling den Soll-Wert
noch nicht erreicht hat. Beim Erreichen des Soll-Wertes wird durch den Befehl, der
durch den ersten Fototransistor ausgelöst wird, über die Steuerung 4 das Ventil
3 geschlossen. Dann, wenn der Fototransistor PT2 einen Befehl abgibt, wird über
die Steuerung 10 das Ventil 11 geöffnet und zwar in Abhängigkeit der Steuerung 10
taktweise, so daß im vorgegebenen Takt solange Luft abgelassen wird, bis der vorgegebene
Wert, der durch die Lage des Fototransistors PT2 bedingt ist, wieder unterschritten
wird. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird durch das taktweise Verringern des Druckes
verhindert, daß gleich auch der Sollwert unterschritten wird. Aus der Figur 4 ist
ersichtlich, daß für die Steuerung des Druckes im Prüfling nur zwei Ventile notwendig
sind. Das zusätzliche Ventil 12 dient nur dazu, Medium im Prüfling und im Behälter
8, falls erforderlich, infolge Dehnung des Prüflings, nachzufüllen.
-
3 Patentansprüche 4 Figuren
L e e r s e i t e