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Pneumatischer Verstärker
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Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Verstärker bestehend aus
einem Gehäuse mit wenigstens einem darin angeordneten, einen Dichtkörper traganden
Federball, wobei der Dichtkörper durch einen Steuerdruck gegen ein Abblaseventil
angepreßt wird, und mit einem am Federball dem Dichtkörper gegenüberliegend angeordneten
Lagerkörper für ein Einlaßventil.
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Pneumatische Verstärker der eingangs genannten Art, insbesondere pneumatische
Leistungsverstärker vom Typ Alternativverstärker sind bereits bekannt. Derartige
pneumatische Verstärker weisen grundsätzlich Umsteuerfehler auf, die sich beim dbergang
von der Betriebsart "Luftabgabe" in die
Betriebsart "Luftaufnahme"
ergeben und in der Luftdurchflußkennlinie in orm einer nahezu sprungförmigen Unstetigkeit
zu erkenneWsind, wie dies beispielsweise in VDI/VDi 2190, Blatt 2, unter Bezugnahme
auf Bild 20 erläutert wird. nachteilig bei derartigen pneumatischen Verstärkern
ist somit, daß beim Libergang von der Betriebsart "Luftabgabe" in die Betriebsart
"Luftaufnahme" eine beachtliche Änderung der Eingangsgröße, d.h. des Steuerdrucks,
notwendig ist, um einen nur geringfügig größeren Luftdurchsatz zu erreichen. Der
sich durch den Umsteuerehler ergebende nachteil ist häufig hinsichtlich der dynamischen
Ubertragungseigenschaften eines Gerätes nicht tragbar.
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Die Größe des Umsteuerfehlers lä°t sich dadurch klein gestalten, daß
die wirksamen flächen der ingangskammer möglichst groß dimensioniert werden. Diese
Dimensionierung ist jedoch häufig durch eine begrenzte, maximale Baugröße limitiert.
Außerdem läßt sich der Umsteuerfehler durch Verkleinerung des zuluftseitigen kinlaßventils
reduzieren, was jedoch die maximale Luftabgabefähigkeit begrenzt.
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Schließlich besteht die Nöglichkeit, zur Vermeidung des Umsteuerfehlers
als pneumatischen Verstärker einen Leistungsverstärker vom Typ der Drosselverstärker
zu verwenden. Der Drosselverstärker hat jedoch nachteiligerweise einen höheren,
ständigen Luftverbrauch und ist hinsichtlich der Betriebskosten ungünstiger.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen
Verstärker der eingangs genannten Art zu schaffen bei dem der Umsteuerfehler beseitigt
oder zumindest weitgehend reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Dichtkörper und einem Teil des Gehäuses eine £inrichtung
vorgesehen
ist, welche eine Vorspannung auf den Dichtkörper ausübt.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüche.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die durch die Vorspanneinrichtung
ausgeübte Vorspannung verstellbar ist und zwar unabhängig von eier ullpunkt-Justierschraube.
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Der erfindungsgemäße Verstärker basiert auf dem Prinzip, daPo der
Anpreßdruck zwischen den Elementen, die bei buftaufnahme mechanisch getrennt werden,
durch Linfügen einer eine Vorspannung ausübenden Einrichtung herabgesetzt wird.
Der erfindungsgemäße Verstärker läßt sich vorteilhafterweise als pneumatischer Leistungsverstärker,
als beistungsverstärker vom hlternativtyp in Reglern, Isleßumfor-mern usw. einsetzen.
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Im folgenden werden bevorzugte wusführungsformen eines pneumatischen
Verstärkers anhand der Zeichnung zur Erläuterulig weiterer Merkmale beschrieben.
Es zeigen: iig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform
eines pneumatischen Verstärkers, und i'ig. 2 eine Teilschnittansicht einer abgewandelten
Ausführungsform eines pneumatischen Verstärkers.
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Im folgenden wird auf kig. 1 Bezug genommen.
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ilg. 1 zeigt den Grundaufbau eines bekannten pneumatischen Leistungsverstärkers
mit einem Verstärkungsverhältnis 1:1, in Verbindung mit der Erfindung.
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bauch fig. 1 weist der Verstärker ein Gehäuse 1 auf, das an seiner
Oberseite mit einem Deckel 2 abgeschlossen ist.
Zwischen dem Deckel
2 und der oberen Stirnwand der eiten des Gehäuses befindet sich eine Dichtung 3.
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In den Deckel 2 ist ein Rohr 4 eingesetzt, das mit einer Kugel 5 zusammenwirkt
und mit der Kugel 5 ein Abblaseventil bildet, das durch das Bezugszeichen 6 angedeutet
ist.
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Sinne in bekannter Weise nach außen geführte beitung 7 dient zur Zuführung
eines Steuerdruckes e in einen bederbalg 8, der an seiner Oberseite einen Dichtkörper
9, beispielsweise in Form einer Platte, trägt und an einer Stelle von der Leitung
7 in der in zig 1 gezeigten Weise durchsetzt wird.
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Am anderen Ende des Federbalges 8 befindet sich ein Lagerkörper 10
in Form eines zylindrischen Elements, dessen obere Öffnung abgeschlossen ist und
das einen mittigen Lagerzapfen 11 aufweist, an welchem ein Ventilglied 12 befestigt
ist. Der Dichtkörper 9 und der Lagerkörper 10 schließen den Federbalg 8 an der oberen
und unteren Seite ab. Das Ventilglied 12 weist an seinem unteren Ende ein halbkugelförmiges
Element 13 auf, welches sich in einem Luluftsitz 14 befindet, an der sich in der
in Fig. 1 gezeigten Weise eine Eingangskammer 15 anschließt, die mit einem Abscalußelement
16 luftdicht abgeschlossen ist.
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Die Eingangskammer 15 steht über eine Leitung 17 in bekannter Weise
mit einer quelle für Hilfsenergie in Verbindung. Das Ventilglied 12 mit dem Element
13 und der Zuluftsitz 14 bilden ein Einlaßventil 18.
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Die durch das Gehäuse 1 und den Deckel 2 begrenzte hammer 19, in welcher
der iederbalg 8 angeordnet ist, wird über das hinlaßventil 18 abhängig von dessen
Stellung mit einem medium gespeist, das über die Leitung 17 und Eingangskammer 15
zugefahr wird. Die Strömung dieses als Hilfsenergie dienenden mediums hängt von
der Stellung des Ventils 18 und somit von dem im Federbalg 8 erzeugten Druck PE
ab. Zur Ableitung der Hilfsenergie ist im Gehäuse 1 eine Ausgangsöffnung 20 vorgesehen,
von welcher der von der Stellung des Einlaßventils 18
abhängige
Auslaßdruck in bekannter Weise weitergeführt wird.
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Der vorstehend beschriebene Aufbau des Verstärkers ist als solcher
bekannt. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Dichtkörper 9 und einem stationären Teil,
beispielsweise dem Deckel 2 des Gehäuses 1, eine eine Vorspannung ausübende Einrichtung,
beispielsweise in Form einer Feder vorgesehen, die mit 21 bezeichnet ist.
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Grundsätzlich wird die Größe des Umsteuerfehlers durch die Kraft bestimmt,
mit welcher der Dichtkörper 9 gegen die durch das Rohr 4 gebildete Ausblaseöffnung
gepreßt wird. Diese Kraft wird im wesentlichen durch die Größe des Zuluftdruckes
und die wirksame Fläche des Einlaßventils 18 bestimmt.
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Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer eine Vorspannung ausübenden
Einrichtung 21 wird die vom Dichtkörper 9 auf die Ausblaseöffnung ausgeübte Kraft
reduziert. Im Grenzfall kann diese Kraft gleich bull sein. In entsprechender Weise
reduziert sich die Größe des Umsteuerfehlers. Der restliche Teil der Anpreßkraft
wird von der einrichtung 21 auf das Gehäuse 1, d.h. auf den Deckel 2, übertragen.
Wenn die Vorspannkraft der Einrichtung 21 die Anpreßkraft übersteigt, wird der Dichtkörper
9 ständig von dem Rohr 4 weggedrückt, so daß eine dauernde Öffnung des Abblaseventils
6 hervorgerufen wird und der ständige Luftverbrauch steigt. Die in diesen Zustand
vorliegenden Verhältnisse sind denen eines Drosselverstärkers ähnlich.
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Die Einrichtung 21 wird vorzugsweise durch eine Spiralfeder gebildet,
deren Vorspannkraft gemäß einer weiteren Ausführungsvariante einstellbar sein kann.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine derartige Ausführungsform beschrieben.
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Fig. 2 zeigt eine Teilansicht eines Verstärkers mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung 21 in i'orm einer Feder, wobei
nur der Abschnitt im
bereich des Rohres 4 mit zugeordnetem Dichtkörper 9 veranschaulicht ist. flach ig.
2 weist der Deckel 2 eine mittige Gewindeöffnung auf; in diesem bereich ist der
Deckel 2 mit einem Gewinde 22 versehen. Ein ringförmiges Glied 23 mit sußengewinde
ist in das Gewinde 22 des Deckels 2 eingeschraubt und läßt sich durch Drehen höhenmäßig
gegenüber dem Deckel 2 verstellen. Durch die höhenverstellbarkeit des ringförmigen
Gliedes 23 kann damit die Verspannung der Feder 21 auf den Dichtkörper 9 verstellt
werden. Die Verstellung der Vorspannung der Feder 21 läßt sich dabei unabhängig
von einer üblicherweise vorgesehenen ullpunkt-Justierschraube ausführen, die in
Fig. 1 und 2 dadurch angedeutet ist, daß das Rohr 4 sich durch ein Gewinde gegenüber
dem Deckel 2bzw. dem ringförmigen Glied 23 höhenverstellen läßt.
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bei der Ausführung nach big. 2 sind der nullpunkt und der Umsteuerfehler
unabhängig voneinander justierbar. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
läßt sich damit die Größe eines noch verbleibenden Restumsteuerfehlers ohne Austausch
der Feder 21 verstellen, indem das ringförmige Glied 23, an welchem die Feder 21
anliegt, höhenmäßig gegegenüber dem Deckel 2 justiert wird.
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Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Verstärker, bei welchem
grundsätzlich der Umsteuirfehler dadurch reduziert wird, daß der snpreßdruck zwischen
denjenigen Teilen reduziert wird, die bei dem Betrieb "Luftaufnahme" mechanisch
getrennt werden, indem eine eine Vorspannung ausübende Einrichtung zur Reduzierung
des Anpreßdruckes verwendet wird.
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Dieses Prinzip läßt sich bei beliebigen Leistungsverstärkern einsetzen,
d.h. auch bei Leistungsverstärkern mit mehr als einem Federball, die ein vom Verstärkungsverhältnis
1:1 unterschiedliches Verstärkungsverhältnis haben.
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