DE3012059C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung für pneumatische Medien mit einem Gehäuse, das einen Einlaß, einen Auslaß und ein dazwischen angeordnetes verstellbares Drosselelement ent­ hält, das aus zwei stirnseitig aneinanderliegenden, mittels einer Feder gegeneinander gespannten und von außen her relativ zueinander verdrehbaren Scheiben besteht, von denen die eine (Einstellscheibe) eine konzentrisch zum Schaft in Umfangsrichtung über weniger als einen Vollkreis sich erstreckende Nut aufweist, deren Durchtrittsquerschnitt über ihre Länge nicht überall derselbe ist und deren eines Ende in eine die Einstellscheibe durchziehende Anschlußbohrung übergeht, während die andere Scheibe (Abdeckscheibe) eine die Nut treffende Abgriffsbohrung aufweist, so daß mittels der Bohrungen und der Nut eine Strömungsver­ bindung zwischen Einlaß und Auslaß des Gehäuses herstellbar ist, wobei sich der Strömungswiderstand der Nut über ihre Länge stetig ändert.

Es ist bekannt, zum Drosseln eines Gasstromes, z. B. von Druck­ luft oder Luft, sogenannte Drosselschrauben zu verwenden. Derartige Schrauben haben jedoch verschiedene Nachteile. So zeigen sie z. B. ein stark nichtlineares Verhalten, nämlich eine starke Änderung bei kleinem Querschnitt und eine kleine Änderung bei großem Querschnitt. Durch den langen schmalen Spalt besteht die Gefahr von Verstopfungen, wenn z. B. das Gas Verunreinigungen mitführt. Weiterhin ist von Nachteil, daß eine Drosselschraube stark mit Reibung behaftet ist.

Man hat darüber hinaus in der DE-OS 24 44 350 eine Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die als Strömungswiderstand bei Überwachungs- oder Regelin­ strumenten zur Erhaltung vorbestimmter Verstärkungsgrade und Zeitkonstanten, z. B. in Fluidintegratoren, Rechenverstärkern u. dgl. vorgeschlagen ist und die einen etwa mäanderförmig entlang einer Kreisbahn herumgehenden Kapillarkanal mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt und von einer etwa kon­ stanten Tiefe und veränderlichen Länge aufweist, der vom Einlaß zum Auslaß verläuft. Die Veränderung des Widerstandes erfolgt durch Veränderung der wirksamen Länge des Kanals, indem man den Einlaß und den Auslaß relativ zueinander verstellt. Ein ähnlicher veränderlicher Widerstand ist auch in der US-PS 22 36 084 beschrieben, auch hier wird die Änderung der Tiefe durch Veränderung der Länge des ebenfalls mäanderförmig entlang einer Kreisbahn herumgehenden Kanals erzielt. Auch die DE-OS 18 06 198 macht von diesem Prinzip Gebrauch, nur daß hier zwei zueinander konzentrische kreisbahnförmige Kanäle vorgesehen sind, denen ein Verbindungskanal zugeordnet ist, der verstellbar ist. Mit den obenerwähnten bekannten Vorrichtungen läßt sich zwar bei äußerst genau gearbeitetem Kapillarkanal zwar eine einigermaßen lineare Drosselcharakteristik erhalten, jedoch ist die Herstellung, z. B. mit Hilfe des Fotoätzverfahrens sehr aufwendig und kostenintensiv.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Drosselvorrichtung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, mit der man bei konstruktiv unaufwendigem, fertigungstechnisch einfachem Aufbau eine einwandfrei lineare Drosselcharakteristik erhält.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nut dreieckigen Querschnitt hat und ihre Breite und/oder Tiefe sich proportional zu ihrer in Umfangsrichtung gemessenen Länge ändern, wobei die Breite und/oder Tiefe im Bereich der Abgriffs­ bohrung ein Maximum hat und zum auslaufenden Ende der Nut hin auf Null abfällt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des PA 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.

Es wird nunmehr zur Drosselung eine drehbare Einstellscheibe verwendet, wobei die Drosselung über den schnecken- oder schraubenförmigen Kanal mit dreieckförmigem Querschnitt erfolgt, dessen Breite und/oder Tiefe sich proportional zur in Umfangs­ richtung gemessenen Länge ändern, z. B. nach Art einer logarith­ mischen Spirale, und dessen Länge ebenfalls geändert werden kann. Die Drosselung wird dabei durch die unterschiedlichen Querschnitte des Kanals und auch die verschiedenen zu durch­ strömenden Kanallängen erreicht. Wenn zur Weiterleitung des strömenden Gases der größte Querschnitt zur Verfügung steht, findet nahezu keine Drosselung statt. Wird jedoch die Einstell­ scheibe verdreht, so daß das Gas einen "Umweg" über den sich verengenden Kanal in Richtung zur Ausgangsleitung hin machen muß, so findet entsprechend eine Drosselung statt. Wenn die schraubenlinienförmige Kanalführung weniger als 360° beträgt, so kann die Drossel ganz abgesperrt werden. Da nunmehr statt einem langen schmalen Spalt eine bessere Annäherung an einen Kreisquerschnitt erreicht wird, ist die Verstopfungsgefahr wesentlich geringer. Dadurch, daß es möglich ist, mit einem Verdrehwinkel von weniger als 360° auszukommen, kann eine herstellungsmäßig kostengünstige Skala verwendet werden, wobei die Einstellung der Drossel mit der Skala auf einfache Weise festlegbar ist, so daß sie reproduzierbar ist. Die Herstellung ist denkbar einfach, infolge des Querschnitts in Dreiecksform des Kanals.

Mit den Maßnahmen nach Anspruch 5 und 6 wird verhindert, daß beim Druckgefälle die Vorscheibe von der Einstellscheibe abge­ hoben werden kann.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 7 läßt sich in Verbindung mit dem Anschlagstift Anfang und Ende der Drosselung auf einfache Weise festlegen.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Drosselvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1 durch die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung von unten bei abgenommenem Drehknopf,

Fig. 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Gegen­ standes der Erfindung in derselben Darstellungs­ weise wie in Fig. 1.

Die neue Drosselvorrichtung besteht aus zwei Gehäuseteilen 1 und 2, wobei das Gehäuseteil 2 als Deckel ausgebildet ist. In dem Deckel 2 ist ein Schaft 3 drehbar gelagert, der auf der Außenseite eine Nockenscheibe 4 und einen Drehknopf 5 trägt. An der Innenseite des Deckels 2 ist eine Abdeckscheibe 6 ange­ bracht und mit einer Dichtung 7 findet eine Abdichtung zwischen den Teilen 1 und 2 statt. Die Abdeckscheibe 6 weist eine An­ schlußbohrung 8 auf, die mit einem Ausgang 9 fluchtet.

Mit dem Schaft 3 sind fest verbunden eine Einstellscheibe 10 und eine Vorscheibe 11, wobei zwischen beiden ein Dichtring 12 liegt. Die Vorscheibe 11 weist eine Abgriffsbohrung 13 auf, die mit einer Zuströmbohrung 14 in der Einstellscheibe 10 fluchtet und die in die Vorkammer 19 mündet.

Wie besonders deutlich aus der Fig. 2 ersichtlich, mündet die Abgriffsbohrung 13 über die Zuströmbohrung 14 in eine Nut 15 an der Unterseite der Einstellscheibe 10. Die Nut 15 ist im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet, wobei sich ihre Tiefe und die Breite der Nut oder Länge der Dreiecksseite an der Oberfläche der Unterseite der Abdeckscheibe beginnend von einer der Zuströmbohrung in der Ausgangslage gegenüberliegenden Stellung aus zunehmend verringern. Die Nut 15 ist etwa schrauben­ förmig ausgebildet und so lang, daß - gemäß Fig. 2 - vom Maximal­ wert an der Stelle 15 a bis zum Minimalwert an der Stelle 15 b etwa eine ³/₄-Umdrehung an dem Drehknopf 5 erforderlich sind. Wird der Schaft 3 über den Drehknopf 5 noch etwas weiter ge­ dreht, so ist der Durchgang durch die Drosselvorrichtung voll­ ständig abgesperrt. Das Ende der Drehbewegung wird dabei durch die Nockenscheibe 4 bestimmt. Zu diesem Zweck ist ein Nocken 16 an der Scheibe 4 vorgesehen, er schlägt am Ende der Drehbe­ wegung an einem Anschlagstift 17 an, der sich in dem Gehäuseteil 2 befindet.

Die Vorspannung wird durch eine Feder 18 erzeugt, die sich an der Innenwand des Gehäuseteils 1 abstützt und die Vorscheibe 11 zusammen mit der Einstellscheibe 10 auf die Abdeckscheibe 6 preßt. Die Feder 18 erstreckt sich dabei durch die Vorkammer 19, in die der Einlaß 20 über ein Rückschlagventil 21 mündet.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt gleichen Aufbau, lediglich zwischen dem Einlaß 20 a und dem Auslaß 9 a liegt eine Kurzschlußleitung 22 mit einem sich in Richtung zum Einlaß 20 hin öffnenden Rückschlagventil 23. Auf diese Weise soll verhindert werden, daß sich die Scheibe 11 von der Scheibe 10 abhebt.

Die Drosselvorrichtung gemäß der Erfindung funktioniert auf folgende Weise:

Die Luft wird über den Einlaß 20 in die Vorkammer 19 eingeführt. Vorscheibe 11 und Einstellscheibe 10 sind fest miteinander, z. B. über Mitnehmer, verbunden. Über die Abgriffsbohrung 13 und die Zuströmbohrung 14 der Einstellscheibe gelangt die Luft in die Nut 15. Ist nun der Schaft so gestellt, daß die Abgriffs­ bohrung 13 genau mit der Anschlußbohrung 8 in der Abdeckscheibe 6 fluchtet, so kann die Luft nahezu ungedrosselt über den Aus­ laß 9 aus dem Gehäuse strömen. Zur Drosselung wird nun der Schaft 3 entsprechend verdreht. Eine derartige durch Verdrehung geänderte Scheibenlage ist z. B. in Fig. 4 dargestellt. Die Luft strömt dabei in gleicher Weise über die Abgriffsbohrung 13 und die Zuströmbohrung 14 in die Nut 15 ein. Da nun die Zu­ strömbohrung 14 gegenüber der Anschlußbohrung 8 verdreht ist, muß die Luft erst durch die Nut 15 in Richtung zu der Anschluß­ bohrung 8 strömen. Da sich der Querschnitt der Nut 15 dabei verengt, findet die gewünschte Drosselung des Luftstromes statt. Der Drehwinkel, um den der Drehknopf 3 gedreht wird, ist proportional der Nuttiefe und -breite, damit kann also der Betrag der Drosselung bestimmt werden.

Statt der Abdeckscheibe kann man zum Abdecken der Einstell­ scheibe auch einen Gehäuseteil verwenden.

Im übrigen kann man die neue Drosselvorrichtung auch zum Regeln und Steuern eines Gasstromes (also nicht nur einer Druckluft­ strömung) verwenden.

Claims (7)

1. Drosselvorrichtung für pneumatische Medien mit einem Gehäuse, das einen Einlaß (20, 20 a), einen Auslaß (9, 9 a) und ein da­ zwischen angeordnetes verstellbares Drosselelement enthält, das aus zwei stirnseitig aneinanderliegenden, mittels einer Feder (19) gegeneinander gespannten und von außen her relativ zueinander verdrehbaren Scheiben (6, 10) besteht, von denen die eine (Einstellscheibe 10) eine konzentrisch zum Schaft (3) in Umfangsrichtung über weniger als einen Vollkreis sich er­ streckende Nut (15) aufweist, deren Durchtrittsquerschnitt über ihre Länge nicht überall derselbe ist und deren eines Ende in eine die Einstellscheibe (10) durchziehende Anschluß­ bohrung (8) übergeht, während die andere Scheibe (Abdeckscheibe 6) eine die Nut (15) treffende Abgriffsbohrung (13) aufweist, so daß mittels der Bohrungen (8, 13) und der Nut (15) eine Strömungs­ verbindung zwischen Einlaß (20, 20 a) und Auslaß (9, 9 a) des Gehäuses herstellbar ist, wobei sich der Strömungswiderstand der Nut (15) über ihre Länge stetig ändert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nut (15) dreieckigen Querschnitt hat und ihre Breite und/oder Tiefe sich proportional zu ihrer in Umfangs­ richtung gemessenen Länge ändern, wobei die Breite und/oder Tiefe im Bereich der Abgriffsbohrung (13) ein Maximum hat und zum auslaufenden Ende der Nut (15) hin auf Null abfällt.

2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (15) mit einem dreieckigen Werkzeug in die Einstell­ scheibe (10) eingeformt ist.

3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (3) drehfest mit der Einstellscheibe (10) verbunden ist, und daß die Abdeckscheibe (6) gehäusefest angeordnet und zur Abdichtung des Gehäuses an ihrer Peripherie mit einer Dichtung (7) versehen ist.

4. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der nicht mit der Abdeckscheibe (6) belegten Seite der Einstellscheibe (10) eine fest mit dieser verbundene Vorscheibe (11) liegt, die eine Bohrung aufweist, welche mit der Abgriffsbohrung (13) der Einstellscheibe (10) in Verbindung steht, und daß zwischen Einstellscheibe (10) und Vorscheibe (11) eine Dichtung (12) liegt.

5. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaß (20) ein in das Gehäuseinnere sich öffnendes Rückschlagventil (21) angeordnet ist.

6. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Einlaß (20 a) und Auslaß (9 a) eine Kurzschlußleitung (22) mit einem sich zum Einlaß (20) hin öffnenden Rückschlagventil (23) liegt.

7. Drosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schaft (3) eine Nockenscheibe (4) befestigt ist, die mit einem gehäusefesten Anschlagstift (17) zusammenarbeitet.