-
Die Erfindung betrifft einen Pulsator für Melkmaschinen,
-
bestehend aus einem eine Steuerspindel führenden Gehäuse, einer von
der Steuerspindel betätigten Einrichtung zur abwechselnden Verbindung von Pulsatorausgängen
mit einer Unterdruckquelle und Atmosphäre, jeweils einer spindelendseitig angeordneten,
die Hin- und Herbewegung der Steuerspindel bewirkenden Arbeitskammer, einer Schaltvorrichtung
zur wechselseitig und gegensinnig erfolgenden Verbindung der Arbeitskammern mit
Unterdruck und Atmosphäre sowie den Arbeitskammern zugeordneten und von diesen durch
eine Membran getrennten pneumatischen Dämpfungsräumen, die über einen drosselbaren
Kanal miteinander verbunden sind.
-
Es ist bekannt, daß von Pulsatoren für Melkmaschinen eine hohe Arbeitsgenauigkeit
und eine hohe Konstanz dieser Arbeitsgenauigkeit gefordert wird, da jede Änderung
der Anzahl von Umschaltungen pro Zeiteinheit oder jede sonstige, sich gegebenenfalls
einstellende Ungleichmäßigkeit in den Umschaltungen pro Zeiteinheit zu einer Beeinträchtigung
des Melkvorgangs führt.
-
Diese hohe Arbeitsgenauigkeit muß auch dann gewährleistet werden können,
wenn das zur Verfügung stehende Arbeitsvakuum in einem gewissen Bereich variiert
werden bzw.
-
schwanken kann.
-
Bekannte Pulsatoren, die diese hohen Anforderungen erfüllen, arbeiten
im Regelfalle mit hydraulischer Dämpfung.
-
Diese hydraulisch gedämpften Pulsatoren sind aber einerseits in der
Herstellung relativ aufwendig und erfordern andererseits eine sorgfältige Wartung,
bei der beispielsweise gewährleistet sein muß, daß die mit dem Dämpfungsmittel befüllten
Räume stets absolut luftfrei sind.
-
Diese notwendige Forderung der luftfreien Befüllung
der
Dämpfungsräume mit Dämpfungsflüssigkeit erschwert natürlich auch eine eventuell
notwendig werdende Auswechslung von Membranen und macht diesen Vorgang der Membranauswechslung
arbeitsintensiv und teuer.
-
Bekannte luftgedämpfte Pulsatoren haben zwar den Vorteil einer einfacheren
Fertigung und einer einfacheren Wartung, aber sie sind sehr empfindlich auf Änderungen
bzw. Schwankungen des anliegenden Unterdrucks. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten,
Impulse mit exakten Anstiegs- und Abfallflanken zu erzeugen und bei unterschiedlichen
Vakuumwerten die geforderte Taktzahl exakt einzustellen und ein Hinken des Pulsators
zu verhindern.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen luftgedämpften Pulsator
der eingangs definierten Art so auszubilden, daß unter Beibehaltung des einfachen
Aufbaus exakt definierte Impulse auch bei unterschiedlichen Vakuumwerten gewährleistet
werden können und gleichzeitig eine mit hydraulisch gedämpften Pulsatoren vergleichbare
Regel-bzw. Einstellbarkeit gegeben ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Volumen
der jeweils einer Arbeitskammer zugeordneten Dämpfungsräume durch die Arbeitsbewegung
der Membran zwischen einem Maximalwert und einem im Vergleich dazu vielfach kleineren-Minimalwert
veränderbar ist.
-
Bevorzugt entspricht dabei dem Minimalwertvolumen ein spaltförmiger
Restraum, d.h. ein gegen Null gehendes Minimalvolumen.
-
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die im jeweiligen Dämpfungsraum
vorhandene Luftmenge nahezu vollständig aus dem Dämpfungsraum gedrückt und über
die
Drosselstelle in den jeweils gegenüberliegenden Aufnahmeraum geführt, wodurch die
Ausbildung eines funktionsstörenden Luftfedereffektes verhindert und aufgrund der
vergleichsweise großen und gleichzeitig definierten Luftmenge, die über die Drosselstelle
geführt wird, eine überraschend gute Einstell- bzw. Regelbarkeit des Pulsators in
einem relativ großen Bereich und eine exakte, von Vakuumschwankungen praktisch unabhängige
Arbeitsweise erzielbar ist.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß die jeweils der Membran gegenüberliegende Wandung des Dämpfungsraumes als
zumindest im wesentlichen formschlüssige Aufnahme für das bewegliche Trennwandgebilde
zwischen Arbeitskammer und Dämpfungsraum ausgebildet ist, wobei diese formschlüssige
Aufnahme in einem Gehäusedeckel vorgesehen sein kann oder ein vorhandener Grundraum
durch Verwendung eines Einsatzstückes zu einem formschlüssigen Aufnahmebereich umgebildet
werden kann.
-
Unabhängig davon, ob die jeweilige Membran unmittelbar mit der Steuerspindel
verbunden ist oder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an den
Enden der Steuerspindel tellerförmige Stützflächen für die jeweilige Membran bildende
Elemente vorgesehen sind, ist im Rahmen der Erfindung funktionswesentlich, daß bei
jedem Umsteuervorgang praktisch die gesamte im jeweiligen Dämpfungsraum vorhandene
Luft huber den Verbindungskanal in den jeweils gegenüberliegenden, als Aufnahmeraum
dienenden Raum verdrängt wird, d.h., daß in der jeweiligen Endposition der Steuerspindel
durch gezielte Formgebungsmaßnahmen das Volumen des jeweiligen Dämpfungsraumes minimiert
sein muß.
-
Es ist vorteilhaft, anstelle der direkten Verbindung, bzw. Schraubklemmung
von Membran und Steuerspindel eine bloße
Abstützung der Membran
durch ein tellerförmiges, praktisch als Kolben wirkendes Element vorzusehen, das
mit der Spindel verbunden ist und an dem die Membran flächig anliegt. Dabei ist
zwischen dem am tellerförmigen Stützelement anliegenden Bereich der Membran und
ihrer Einspannstelle am Außenumfang ein eine zumindest im wesentlichen spannungsfreie
Axialbewegung der Membran ermöglichender Faltringbereich vorgesehen. Dieser Ringbereich
bildet eine Art mitlaufende Dichtung, d. h., er gewährleistet einerseits die notwendige
Trennung von Dämpfungsraum und Arbeitskammer, beeinflußt aber andererseits die Axialbewegung
der Steuerspindel nicht, so daß in Verbindung mit der durch die Erfindung erreichten
Ausschaltung des Luftfedereffektes eine optimale, stabile Pulsgabe erreicht wird.-Zusätzliche
Vorteile der bezüglich der Steuerspindel schwimmend gelagerten Membran bestehen
darin, daß sich eine zwangsläufige Zentrierung ergibt, die eventuell mit Verschleiß
verbundene, ungleichmäßige Belastungen der Steuerspindellager verhindert, und daß
die Montage und eventuell erforderliche Auswechslung der Membran besonders einfach
und problemfrei durchführbar ist.
-
Das als Kolben wirkende Stützflächenelement besteht be-Bevorzugt aus
einer Kunststoffscheibe, die in ihrem Randbereich zwecks Schonung der Membran gerundet
ausgebildet ist und die eine zentrische Befestigungsaufnahme für das jeweilige Steuerspindelende
aufweist, wobei diese Befestigungsaufnahme bevorzugt als Schnapp-Aufnahme ausgebildet
ist, so daß das Steuerspindelende durch bloßes Einstecken in diese Aufnahme lagefixiert
werden kann.
-
Bevorzugt wird als Membran eine sogenannte Gewebemembran verwendet,
die einerseits eine hohe Lebensdauer gewährleistet und andererseits durch gezielte
Formgabe ohne Schwierigkeiten so ausgebildet werden kann, daß keine die Bewegung
der Steuerspindel beeinträchtigende oder beeinflussende Membran-Reaktionskräfte
entstehen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische
Längsschnitt-Darstellung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Pulsators, wobei
aus Gründen einer möglichst übersichtlichen Darstellung der erfindungswesentlichen
Merkmale die spindelbetätigte Steuereinheit sowie die Pulsatoranschlüsse und die
Schalteinheit zur wechselweisen und gegensinnigen Beaufschlagung der Arbeitskammern
nicht dargestellt sind. Diese Bestandteile des Pulsators können auch in unterschiedlicher
Weise unter Beibehaltung des erfindungsgemäßen Prinzips realisiert werden.
-
Die Zeichnung zeigt ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Pulsatorgehäuse
1 mit endseitig vorgesehenen Deckelteilen 2, 3, welche zur teilweisen Begrenzung
von Dämpfungsräumen 8, 9 dienen.
-
Im Pulsatorgehäuse 1 ist in Schiebelagern eine Steuerspindel 12 axial
verschiebbar geführt, wobei der Mittelbereich dieser Steuer spindel mit einer nicht
dargestellten Einrichtung zur abwechselnden Verbindung von Pulsatorausgängen mit
einer Unterdruckquelle und Atmosphäre verbunden ist.
-
Die Steuerspindel 12 erstreckt sich mit ihren Enden jeweils in Arbeitsräume
6, 7, welche von einer Membran 5
begrenzt sind.
-
Diese Arbeitsräume 6, 7 werden über eine ebenfalls über die Steuerspindel
12 betätigte Schaltvorrichtung wechselseitig und gegensinnig mit Unterdruck und
Atmosphäre verbunden, wodurch die Hin- und Herbewegung der Steuerspindel 12 erreicht
wird.
-
Die Steuerspindelenden sind in tellerförmigen Stützelementen 13, 14
fixiert, an denen die jeweilige Membran flächig und in ihrem Mittelbereich eben
anliegt.
-
Die Membran 5 weist an ihrem Außenumfang einen umlaufenden Wulst auf,
mittels dessen sie zwischen Gehäuse 1 und Deckelteilen 2, 3 fest eingespannt ist.
Die jeweils an die Arbeitskammern 6, 7 angrenzenden und von diesen durch die Membran
5 getrennten Dämpfungsräume 8, 9 sind über einen in den Deckelteilen und im Gehäuse
verlaufenden Kanal 10 miteinander verbunden, wobei in diesem Verbindungskanal eine
Drosselstelle 11 vorgesehen ist, deren Drosselwirkung über eine Stellschraube 15
entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gewählt werden kann.
-
Bei abwechselnder und gegensinniger Beaufschlagung der Arbeitskammern
6, 7 mit Unterdruck und Atmosphärendruck wird die Steuerspindel 12 zwischen zwei
Endpositionen umgesteuert, wobei während des jeweiligen Umsteuervorganges die Dämpfungsräume
8, 9 wirksam werden und gewährleisten, daß der Umsteuervorgang definiert und kontinuierlich
abläuft.
-
Dies wird dadurch erreicht, daß jeweils zumindest im wesentlichen
die gesamte in einem- Dämpfungsraum enthaltene Luftmenge verdrängt und über die
Drosselstelle in den dann jeweils als Aufnahmeraum wirkenden, gegenüberliegenden
Raum
gedrückt wird, so daß sich in dem jeweils wirksamen Dämpfungsraum kein zu undefinierten
Verhältnissen führender Luftfedereffekt einstellen und mit einer Drosselstelle gearbeitet
werden kann, über die eine vergleichsweise große und damit auch über eine Stellschraub
inwandfrei 5tellschraube»riegwuNndefrrbeire Luftmenge strömt.
-
Um auch dann ein vollständiges Verdrängen der Luftmenge aus dem jeweiligen
Dämpfungsraum zu gewährleisten, wenn der in der Endposition sich ergebende Restraum
nahezu Null ist, kann gegebenenfalls in der Deckelwand eine Nut vorgesehen sein,
die das Verdrängen der Luft erleichtert.
-
Durch die Verwendung einer frei beweglichen, d.h. nicht mit der Steuerspindel
12 verschraubten Membran 5 wird nicht nur der Gesamtaufbau und damit auch die Wartung
des Pulsators erleichtert, sondern es wird der wesentliche Vorteil erzielt, daß
die Funktion der Membran auf eine Art mitlaufender Dichtung bezüglich des Membrantellers
13 beschränkt werden kann, was zur Folge hat, daß die Bewegung der Steuerspindel
störend beeinflussende, von Membrandehnungen herrührende Kräfte weitestgehend ausgeschaltet
werden können.
-
Im Sinne der Verwendung einer mitlaufenden Dichtung ist es gemäß einer
Ausführungsvariante auch möglich, eine Ringmembran zu verwenden, die mit ihrem Außenrand
zwischen Gehäuse und-Deckel und mit ihrem Innenrand in einer geeigneten Aufnahme
des Membrantellers 13 eingespannt werden könnte.
-
Unabhängig von der Art der Ausgestaltung der Membran, die vorzugsweise
aus einer Gewebemembran besteht, und
der Art des Zusammenwirkens
von Membran und Steuerspindel ist im Rahmen der Erfindung stets von Bedeutung, daß
durch geeignete komplementäre Formgabe des axial verschieblichen Trennwandbereichs
und des deckelseitigen Aufnahmebereichs stets eine Restraurnminimierung verbunden
mit maximaler Verdrängungsluftmenge gewährleistet ist. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen
Gestaltung von Membran und Membranteller erbringen diese Maßnahmen einen konstruktiv
einfachen, problemfrei zu wartenden,luftgedämpften Pulsator, dessen Funktionsgenauigkeit
alle in der Praxis auftretenden Forderungen erfüllt.