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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Druckeinstellung
oder Druckanzeige eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, sowie auf eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei in Rohrsystemen für unter Druck stehende Flüssigkeiten oder Gase
enthaltenen Einrichtungen ist es bekannt, unterschiedliche Typen von Ventilgliedern
für die Druckeinstellung zu verwenden.Essinddies zum Beispiel tberdruck- oder Sicherheitsventile,
Uberströmventile und dergleichen.
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Ferner werden auch unterschiedliche Typen von Anzeige gliedern, z.B.
Manometern oder dergleichen, eingesetzt, um den jeweils vorliegenden Druck anzuzeigen.
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Herkömmliche Typen von Ventilen enthalten Kolbenglieder, bei denen
eine Oberfläche mit dem zu überwachenden Medium beaufschlagt wird. Ein solches Kolbenglied
ist üblicherweise in Berührung mit einem Ventilsitz oder dergleichen angeordnet
und wird von einer damit zusammenarbeitenden Feder belastet. Bei Sicherheits- oder
tberdruckventilen, die bei spiel swei s e in einem Wasserleitungssystem verwendbar
sind, im besonderen in Verbindung mit den Anschlußleitungen für einen Heißwasserboiler,
ist das Ventilglied so ausgebildet und angeordnet, daß es bei einem einen vorbestimmten
Grenzwert überschreitenden Druck in der Rohrleitung öffnet, um auf diese Weise Schäden
durch intermittierende oder zu große Druckstöße im Rohrleitungssystem zu vermeiden
Bei diesem Ventiltyp ist üblicherweise ein kreisförmiges Ventilglied mit großem
Durchmesser vorgesehen, das uner Federdruck auf einem Ventilsitz aufliegt, der mit
dem Anschlußrohrsystem verbunden ist. Wenn der Druck über den vorbestimmten Grenzwert
steigt, wird das Ventilglied vom Ventilsitz abgehoben, worauf das Wasser
durch
einen Auslaßkanal in das umgebende Ventilgehäuse strömen kann. Um das Steuern des
Ventils zu vereinfachen, wird ein handbetätigbares Glied im Ventilgehäuse angeordnet,
durch welches bei Betätigung eine zweckmäßige Kraft auf das Ventilglied ausgeübt
werden kann, welche dieses auf den Ventilsitz drückt. Diese Maßnahme gestattet es,
das Ventilglied zu überprüfen, ob es die gewünschte Öffnungsbewegung ausführt.
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Herkömmliche Typen von tberströmventilen enthalten einen Kolben oder
eine Kugel, die durch Federkraft in Kontakt mit einem Ventilsitz gehalten werden.
Die Spannung der Feder läßt sich einstellen, z.B. durch eine Einstellschraube, so
daß ein gewünschter öffnungsdruck vorgewählt werden kann. Wenn der Kolben oder die
Kugel bei einem vorbestimmten Grenzdruck vom Ventil sitz abgehoben wird, kann das
am Ventil sitz anstehende Medium durch einen Uberströmkanal abgeleitet werden.
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Bekannte Ausführungsformen von Druckanzeigegliedern enthalten ferner
ebenfalls einen federbelasteten Kolben, dessen Bewegung einen Wert für den herrschenden
Druck darstellt. Es kann auch ein gebogenes, rohrförmiges Teil verwendet werden,
das am freien Ende verschlossen ist und mit seinem anderen Ende mit dem hinsichtlich
seines Druckes abgefühlten Medium in Strömungsverbindung steht.
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Der gebogene, rohrförmige Teil ist gewöhnlich über ein Hebelsystem
oder dergleichen mit einem Anzeigeglied gekoppelt. Die Tendenz des rohrförmigen
Gliedes, sich bei steigendem Innendruck auszustrecken, wird dazu benutzt, den herrschenden
Druck zu messen und anzuzeigen.
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Ein gem.einsames Merkmal der bekannten Einstell oder Anzeigeglieder
für flüssige oder gasförmige und unter Druck stehende Medien ist die Verwendung
federvorgespannter
oder federbelasteter Glieder oder die Verwendung
von Gliedern mit federartigen Eigenschaften.
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Es ist jedoch eine bekannte Tatsache, daß Druckfedern, Zugfedern oder
Spiralfedern, die in einer Ebene gebogen sind, sowie auch andere Typen von Federn,infolge
der Eigenschaften ihres Werkstoffes die theoretischen und gewünschten Eigenschaften
nicht unter allen Umständen sicher beibehalten, sondern daß eine Bewegung der Feder
nicht unbedingt zu einer geänderten Federkraft führt.Bei Druckfedern ändert sich
z.B. die Federkraft, sobald die Feder zusammengedrückt wird und wenn die Feder über
ihre gesamte Länge eine gleichbleibende Querschnittsfläche besitzt. Durch eine kontinuierliche
Änderung des Verhältnisses zwischen dem Querschnitt und der Länge der Feder läßt
sich eine gewisse Kompensation erreichen, jedoch wird eine derartig ausgebildete
Feder dann außerordentlich teuer, schwierig herzustellen und zu berechnen. Durch
Temperaturänderungen und Federbewegungen bewirkte Spannungen verändern die ursprünglichen
Eigenschaften dieser Federn. Ferner ist bei allen Federn eine ständige Bruchgefahr
gegeben, die durch Temperaturänderungen und dadurch hervorgerufene Änderungen der
Eigenschaften des Werkstoffes verstärkt wird.
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In diesem Sinne wirken auch unkontrolliert auftretende Spannungen.
Bei Druckanzeigegliedern, z.B. Manometern, ist es ferner schwierig, ein aktives
Glied zu finden, das die lineare Anzeige des jeweils herrschenden Gas- oder Flüssigkeitsdrucks
ermöglicht, z.B. nur durch die Bewegung eines Zeigers entlang einer entsprechenden
Skala. Auch bei diesen Instrumenten ist nämlich der Einfluß von Temperaturänderungen
bemerkenswert, d.h., in der Nähe des Instrumentes auftretende Temperaturänderungen
beeinflussen die Federglieder im Instrument, was in weiterer Folge die angezeigten
Werte verfälscht. In bestimmten
Zeitabständen ist deshalb bei solchen
Instrumenten eine Nacheichung erforderlich, um Anzeigefehler zu kompensieren, die
sich durch Änderung der Eigenschaften der Federglieder sonst nicht vermeiden lassen
und auf den vorerwähnten, auftretenden Spannungen und auch auf Alterungsphänomenen
beruhen.
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Bin Ziel vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welche die Drucksteuerung eines gasförmigen
oder flüssigen Mediums einerseits und die Anzeige des jeweils herrschenden Druckes
in diesem Medium erleichtern. Das Verfahren und die dazu geeignete Vorrichtung gemäß
der Erfindung kann alternativ als eine Kombination zum Einstellen und Anzeigen des
Druckes, oder nur zum Einstellen oder auch nur zum Anzeigen verwendet werden. Das
erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht die Druckeinstellung oder Druckanzeige für
gasförmige oder flüssige Medien ohne die Verwendung des federnden Gliedes, so daß
die zuvor erwähnten Nachteile, die bei Federgliedern unvermeidbar sind,eliminiert
werden. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein Sisherheitsventil
des vorbeschriebenen Typs geschaffen werden, das ohne ein Federglied arbeitsfähig
ist und eine große Durchflußkapazität besitzt, sobald ein vorbestimmter Druck überschritten
wird. Ferner läßt sich das Eichen oder Nacheichen eines solchen Ventils, das früher
eine sehr zeitaufwendige Maßnahme war, rasch und sicher durchführen.
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Weiterhin ist eine überraschend hohe Sicherheit gegen Fehlanzeigen
oder Beschädigungen erreichbar. Eine von Hand vorgenommene Entlastung dieses Ventils
kann unter Aufwendung einer äußerst geringen Kraft bewirkt werden, im Vergleich
zu bisher üblichen Sicherheitsventilen, bei denen eine von Hand vorgenommene Entlastung
eine erhebliche Kraft erforderte, so daß nur außerordentlich kräftige Personen in
der Lage waren, diese in gewissen Zeitabständen erforderliche
Entlastungakontrolle
vorzunehmen.
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Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Druckanzeige läßt
sich ein vollständig lineares Resultat erreichen, wobei keine Nacheichung erforderlich
wird, da Veränderungen durch auftretende Spannungen, Temperaturänderungen oder dergleichen,
nicht eintreten. Ferner ist aus herstellungstechnischer Sicht eine Vielzahl von
Vorteilen erzielbar, die sich teilweise aus dem einfachen Aufbau und teilweise durch
die Tatsache ergeben, daß verfahrensgemäß eine Einstellung auf die unterschiedlichsten
Druckbereiche in einfacher Weise vorgenommen werden kann.
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Ferner läßt sich ein Grundtyp des Verfahrens zur Druckanzeige bei
den verschiedensten Druckbereichen anwenden Ferner besteht die Möglichkeit, ein
Druckanzeigeinstrument derart auszubilden, daß der Verwender den jeweiligen Anzeigebereich
in gewünschter Weise selbst verändert.
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Zusammengefaßt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Druckeinstellung
und/oder -anzeige bei flüssigen oder gasförmigen und unter Druck stehenden Medien
vor, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei denen ein in einem
Gehäuse beweglich angeordnetes Kolbenglied vorgesehen ist, das zwei gegeneinander
wirkende Kolbenflächen mit unterschiedlichen Druckwirkflächen besitzt, wobei. die
Druckwirkflächen dem Druck des flüssigen oder gasförmigen Mediums ausgesetzt werden
und eine mechanische Last zu der Kraft hinzugefügt wird, die der Druck auf der kleineren
Druckwirkfläche hervorruft, so daß die Kolbenflächen nur dann eine gemeinsame Bewegung
ausführen, wenn der vom Medium ausgeübte Druck einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
der mit der Kraft gleichzusetzen ist, die sich aus der Summe der Kraft der mechanischen
Last und der Kraft, die der Druck auf der kleineren Druckwirkfläche erzeugt, ergibt.
Wenn bei Erreichen bzw. Uberschreiten des vorbestimmten Grenzwertes eine Bewegung
des Kolbengliedes
stattfindet, läßt sich diese zur Beeinflussung
eines Strömungssteuerventilgliedes und/oder zur Anzeige des Druckes des zugeführten
Mediums verwenden.
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Hauptsächliche und charakteristische Merkmale des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden im Hauptanspruch hervorgehoben. Zusätzliche charakteristische
Merkmale und auch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betreffende Merkmale
sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Zum einfacheren Verstehen des erfindungsgemäßen Verfahrens und auch
zum Verständnis der Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens, wird das erfindungsgemäße
Verfahren nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in der einige
grundsätzliche Ausführungsformen von Vorrichtungen gezeigt werden, die zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine
perspektivische Ansicht der Ausführungsform von Fig. 1, die auf einem ein gasförmiges
oder flüssiges Medium unter Druck führendes Rohr aufgesetzt ist, Fig. 3 eine zweite
Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 4 ein Detail aus einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 5 ein Detail aus einer weiteren Ausführungsform, und
Fig.
6 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Vorliegende Erfindung verwendet die Erkenntnis, daß an zwei Kolbenflächen
oder Kolbengliedern, die einander entgegengesetzt gerichtet sind und unterschiedliche
Flächen aufweisen, bei Beaufschlagung mit dem gleichen Druck eines gasförmigen oder
flüssigen Mediums zwei einander entgegengesetzt gerichtete und unterschiedliche
Kräfte entstehen.
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DechAnordnen der einander entgegengesetzt wirkenden Kolben flächen
oder Kolben, deren Flächenverhältnis vorher bestimmt ist, läßt sich eine Kraftdifferenz
erzeugen, die der Flächendifferenz proportional ist. Dieses Prinzip kann beispielsweise
mit zwei doppelt betätigbaren pneumatischen oder hydraulischen Zylindern realisiert
werden, in denen die Kolben unterschiedliche Flächen haben und miteinander über
eine Kolbenstange verbunden sind. Die Auslaßkanäle (Einlaß/Auslaßkanäle benachbart
zur Kolbenstange) stehen mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung, während die
Zylinderräume, die an beiden Enden des Zylinders durch die Kolbenflächen begrenzt
werden, mit der gleichen Druckquelle verbunden sind. Wenn beispielsweise das Verhältnis
der Kolbenflächen an beiden Zylinderenden 1:0,9 ist, entsteht eine resultierende
Kraft, die in Richtung von der größeren Kolbenfläche zur kleineren Kolbenfläche
wirkt und 10 % der gesamten Kraft beträgt, die an der anderen Kolbenfläche erzeugt
wird. D.h., 90 % der Kraft des größeren Kolbens wird durch die Kraft aufgenommen,
die im kleineren Zylinder bzw. am kleineren Kolben erzeugt wird. Bei diesem Beispiel
kann die größere Kolbenfläche A1 10 cm2 betragen, während die kleinere Kolbenfläche
A2 nur 9 cm2 beträgt. Der aufgebrachte Druck beträgt 2 4 kp/cmt. Diese Voraussetzungen
führen zu einer theoretischen Kraft P1 von 40 kp beim größeren Zylinder
bzw.
am größeren Kolben. Der kleinere Zylinder bzw. der kleinere Kolben würde hingegen
eine entgegengesetzt gerichtete Kraft von 36 kp (P2) erzeugen Die resultierende
Kraft Preis wäre dann 4 kp.
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Wenn der aufgebrachte Druck auf 5 kp/cm2 gesteigert wird, bleiben
die Kräfte P1 und P2 proportional gleichbleibend, d.h. P1 = 50 kp und P2 = 45 kp,
so daß Pres = 5 kp. Bei weiterer Drucksteigerung auf 6 kp/cm2 ergäbe sichP1 mit
60 kp, P2 mit 54 kp und Pres mit 6 kp. Bei diesem Beispiel ist also Pres immer dem
aufgebrachten Druck äquivalent.
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Bei Verwendung anderer Kolbenflächen, z. B. A1 = 2 cm2 und A2 = 1,8
cm2 würde in den vorerwähnten DruckbereichenP res jeweils 0,8 - 1,0 und 1,2 kp betragen,
d.h. jede Zunahme des aufgebrachten Drucks um 1 kp/cm2 würde eine Kraftänderung
bei Preis um 0,2 kp bedeuten. Selbstverständlich kann die Flächendifferenz zwischen
A1 und A2 frei gewählt werden, um eine jeweils wünschenswerte Kraftdifferenz zu
erreichen.
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Unter Bezugnahme auf das Au sführungsbei spiel der Fig. 1 und 2 wird
der vorerwähnte Zusammenhang bei einem einfachen tberdruck- oder Sicherheits- oder
Überströmventil verwendet. In einem Gehäuse 1 sind zwei Zylinderräume 2, 2' vorgesehen,
die sich von den Enden zueinander hin erstrecken Die freien Endabschnitte der Zylinder
2, 2' werden durch Endstücke 3 und 4 verschlossen, die am Gehäuse 1 befestigt sind.
Die Endstücke 3 und 4 enthalten Nuten 5, 5', die sich von jedem Zylinder 2, 2' ausgehend
erstrecken und über einen im Gehäuse 1 vorgesehenen Kanal 6 miteinander verbunden
sind. Die Zylinder 2, 2' besitzen unterschiedliche Querschnittsflächen. Ein Kolbenglied
7, 7' ist in jedem Zylinder bewegbar angeordnet, wobei die Kolben glieder 7, 7'
miteinander durch eine Kolbenstange 8 verbunden sind, welche sich durch einen Ausschnitt
9 des Gehäuses 1 hindurch erstreckt. Der Ausschnitt 9 liegt
zwischen
den beiden Zylindern 2, 2'. Ein Hebel 10 ist im Ausschnitt 9 am Gehäuse 1 schwenkbar
gelagert Auf der Kolbenstange 8 sind Glieder angeordnet, die eine geradlinige Bewegung
der Kolbenstange 8 - relativ zum Gehäuse 1 - auf den Hebel 10 übertragen. Der Hebel
10 steht seitlich über das Gehäuse 1 hervor und trägt ein Ballastgewicht 11, das
in Längsrichtung des Hebels wahlweise verschiebbar ist. Am Ballastgewicht 11 ist
ein Verriegelungsglied 12, z.B. eine Madenschraube, angebracht, mit der das Ballastgewicht
11 auf den Hebel 10 in der jeweils eingestellten Lage fixierbar ist Wie erwähnt
haben die Zylinder 2, 2' unterschiedliche Querschnittsflächen. Der größere Zylinder
ist benachbart zum Endstück 3 angeordnet, das einen Einlaßkanal 13 enthält. Dieser
steht mit einem Rohr 14 in Verbindung, in welchen ein gasförmiges oder flüssiges
und unter Druck stehendes Medium strömt. Bei diesen Ausführungsbeispiel ist das
Endstück 3 mit einer das Rohr umgebenden, halbkreisförmigen Nut versehen. Ein zweites
Glied 15 besitzt ebenfalls eine halbkreisförmige Nut und ist am Endstück 3 befestigt,
wobei das Rohr 14 am Gehäuse 1 in den beiden Nuten befestigt wird. Eine Durchgangsbohrung
ist im Rohr 14 angeordnet, die mit dem Einlaßkanal 13 im Fndstück 3 fluchtet, so
daß eine Strömungsverbindung vom Rohr zum Gehäuse 1 besteht. Die Bohrung in der
Wand des Rohres 14 kann entweder vor der Befestigung des Rohres angebracht werden,
oder alternativ dazu kann die Vorrichtung auch mit Mittel versehen sein, die so
angeordnet sind, daß eine Strömungsverbindung durch Wegnahme eines Umfangsteils
des Rohres herstellbar ist.
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Das im Rohr 14 enthaltene Medium strömt durch den Einlaßkanal 13 in
den Zylinder 2 und durch die Nuten 5, 5 t und den Kanal 6 auch in den Zylinder 2'.
Die Oberflächen der Kolbenglieder 7, 7' werden pro Flacheneinheit demzufolge
mit
dem gleichen Druck belastet. Da jedoch eine Flächendifferenz gegeben ist, wird eine
resultierende Kraft Preis erzeugt, die die Kolbenstange 8 in Richtung vom Rohr 14
weg bewegt. Gegen diese Kraft wirkt die vom Gegengewicht 11 hervorgerufene und auf
die Kolbenstange 8 vom Hebel ausgeübte Kraft. Durch Voreinstellung des Hebelarmes
des Ballastgewichtes 11 relativ zum Schwenkpunkt des Hebels 10 am Gehäuse 1 kann
der Grenzwert eingestellt werden, der erst überwunden werden muß, ehe die Kolbenstange
8 sich in Richtung vom Rohr 14 weg bewegt.
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Wenn durch den im Rohr 14 herrschenden Druck dieser Grenzwert überschritten
wird, bewegen sich die Kolbenglieder 7, 7' und die Kolbenstange relativ zum Gehäuse
1. Wenn der Druck im Rohr 14 unter diesen Grenzwert sinkt, bewegen sich die Kolbenglieder
7, 7' und die Kolbenstange 8 in die Originallage zurück.
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Es ist hervorzuheben, daß der in jedem Zylinder 2, 2' hinter den Kolbengliedern
7, 7' vorliegende Raum mit der Ausnehmung 9 in Verbindung steht, d.h. mit der Umgebungsatmosphäre,
so daß hinter den Kolbengliedern 7, 7' keine Luftpolster entstehen können, die einer
freien Bewegung der Kolbenglieder 7, 7' in den Zylindern 2, 2 hinderlich wären.
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Der dem Rohr 14 benachbarte Zylinder 2 besitzt eine Bohrung 16 durch
die Gehäusewand, die an der Innenoberfläche des Zylinders 2 in eine Nut überläuft,
die das Kolbenglied 7 zum Teil umfaßt. Sobald der voreingestellte und vorbestimmte
Grenzwert des Druckes überschritten wird, wird die Nut und die Bohrung 16 geöffnet,
so daß das aus dem Rohr 14 in den Zylinder 2 einströmende Medium durch die Bohrung
16 abströmen kann, bis der anstehende Druck auf die gewünschte Höhe reduziert wird.
Danach verschließt das Kolbenglied 7 die Verbindung mit der Bohrung 16.
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Auf diese Weise kann die Vorrichtung als Sicherheits-oder Überströmventil
eingesetzt werden, wobei natürlich die Bohrung 16 mit einer Rücklaufleitung oder
dergleichen verbunden werden kann.
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Eine abgeänderte Ausführungsform zeigt Fig. 3, wobei entsprechende
Teile mit den bei den Fig. 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gehäuse ein durchgehender Zylinder 2 vorgesehen,
der an beiden Enden durch Endstücke 3, 4 des Gehäuses begrenzt wird. Ein Kolbenglied
7 ist im Zylinder 2 bewegbar angeordnet. Nuten 5, 5' und ein Verbindungskanal 6
sind in der vorbeschriebenen Weise angeordnet, so daß eine Strömungsverbindung zwischen
den Abschnitten des Zylinders hergestellt ist, die durch das Kolbenglied 7 begrenzt
werden. Im Endstück 3 ist ein Einlaßkanal 13 ausgebildet, der die Verbindung mit
einem Rohr (nicht gezeigt) herstellt, in dem ein gasförmiges oder flüssiges Medium
unter Druck strömt. Die Fläche des Kolbengliedes 7, die dem Einlaßkanal 13 abgewandt
ist, trägt eine Kolbenstange 8, die sich durch das benachbarte Endstück 4 nach außen
erstreckt und an ihrem freien Ende mit einem Hebel 10 in Verbindung steht, der am
Endstück 4 schwenkbar befestigt ist. Am Hebel 10 ist ein Ballastgewicht 11 angeordnet,
das sich in Längsrichtung des Hebels auf diesem verschieben und durch die Madenschraube
12 festlegen läßt.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird die Flächendifferenz zwischen den
einander entgegengesetzt wirksamen Kolbenflächen durch die Kolbenstange bewirkt.
Die die Kolben stange 8 tragende Kolbenfläche bietet sich dem beaufschlagenden Druck
um die Querschnittsfläche der Kolben stange 8 verringert dar und ist demzufolge
kleiner, als die gegenüberliegende Kolbenfläche des Kolbengliedes 7.
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Sobald ein Druck P aufgebracht wird, ergibt sich eine resultierende
Kraft Pre die sich mit nachstender Formel berechnen läßt (wobei die Kolbenflächen
des Kolbengliedes 7 mit A und die Querschnittsfläche der Kolbenstange 8 mit abezeichnet
sind: Pres = (P x A) - (P x (A - a)).
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Eine gewünschte resultierende Kraft Pres läßt sich durch Abänderung
des Querschnitts des Zylinders 2 und/oder der Querschnittsfläche der Kolbenstange
8 erzielen. Die bei den vorbeschriebenen Ausführungsbei spielen vorgesehenen Auslaßkanäle
oder dergleichen sind hier nicht gezeigt.
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Natürlich kann jedoch ein Auslaßkanal in dem Zylinder 2 vorgesehen
werden, der durch das Kolbenglied 7 geöffnet wird, wenn sich dieses vom Einlaß 13
weg bewegt, wobald der überwachte Druck einen vorher eingestellten Grenzwert überschreitet.
Weitere Variationen sind ferner dadurch möglich, daß zum Beispiel die Bewegung des
Hebels 10 auf ein Anzeigeglied übertragen wird, um auf diese Weise einfach den herrschenden
Druck anzugeben, wobei ein Zeiger mit einer Meßskala vorgesehen werden kann. Die
Bewegung des Hebels 10 läßt sich auch auf ein getrenntes Ventilglied übertragen,
zum Beispiel auf ein Ventilglied zum Ablassen von Druck aus der angeschlossenen
Leitung, oder auch zum Beeinflussen eines Ventilgliedes mit einer anderen Funktion,
z.B.
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ein Unterbrecherventil, ein Druckreduzierventil, ein Durchsatzreduzierventil
oder dergleichen.
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Es ist hervorzuheben, daß es nicht wünschenswert ist, daß das Kolbenglied
7 mit den Endstücken 3, 4 in Berührung gelangt, da dann der aufgebrachte Druck nur
mehr auf eine eingeschränkte Kolbenfläche wirksam wäre. Dieses Problem läßt sich
jedoch auf einfache Weise dadurch beseitigen, daß Anschlagmittel 18 vorgesehen werden,
die das Kolbenglied 17
hindern, unmittelbar an die Endstücke 3
oder 4 anzuschlagen.
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Fig. 4 zeigt zu diesem Zweck einen Umfangsflansch am Kolben glied
7, der in Richtung auf das Endstück 3 hinareist und durch Andrehen des Kolbens herstellbar
ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemaß Fig. 5 ist das Anschlagglied
18 durch einen zentralen Fortsatz am Kolbenglied 7 gebildet, der sich her um die
Kolbenstange 8 erstreckt. Diese Anschlagmittel können auch auf andere Weise ausgebildet
werden, z.B. indem sie an den Endstücken 3, 4 angebracht sind und in Richtung auf
die benachbarten Kolbenflächen hinweisen.
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Fig. 6 zeigt ein weiteres Au sführungsbei spiel der Vorrichtung, bei
dem eine Verbindung zwischen den getrennten Kolbenflächen und auch zwischen zwei
voneinander getrennten Kolbengliedern 7, 7' ausgebildet ist. Die Kolbenglieder 7,
7' besitzen gleiche Querschnittsflächen.
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Eine Differenz der Druckwirkflächen wird auf eine Weise erreicht,
die der beim vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen entspricht, d.h. durch
die Kolbenstange 8. Die Querschnittsfläche der Kolbenstange 8 ist ein Maß, um welches
die Kolbenfläche des Kolbens 7 verringert wird, da sich die Kolbenstange 8 von dieser
Kolbenfläche 7' weg erstreckt.
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Im Gehäuse 1 ist ein durchgehender Zylinderraum 2 vorgesehen, der
durch die Endstücke 3, 4 begrenzt wird. Zwei Kolbenglieder 7, 7' befinden sich im
Zylinder 2,und zwar in einem bestimmten Abstand voneinander. Sie werden durch eine
Kolbenstange 8 miteinander verbunden, die den einen der Kolben, nämlich den Kolben
7', durchsetzt und sich durch das benachbarte Endstück 4 nach außen erstreckt.
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Das gegenüberliegende Endstück 3 ist - wie zuvor erwähnt wurde - mit
einem Einlaß 13 versehen. Von der dem Einlaß
kanal 13 benachbarten
Kolbenfläche erstreckt sich ein Kanal 17 durch die Kolbenstange 8, der durch eine
Bohrung in der Kolbenstange 8 mit dem Zylinderraum am Endstück 4 verbunden ist.
Das freie Ende der Kolbenstange 8 steht mit einem Hebel 10 in Verbindung, der am
Endstück 4 schwenkbar gelagert ist.
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Der Einlaßkanal 13 ist in der vorerwähnten Weise mit einem Rohr verbunden,
in dem ein gasförmiges oder flüssiges Medium unter Druck strömt. Das Medium gelangt
in den Teil des Zylinders 2, der zwischen dem Kolbenglied 7 und dem Endstück 3 liegt
und den Einlaßkanal 13 enthält. Über den Kanal 17 gelangt das Medium auch in den
Raum zwischen dem zweiten Kolbenglied 7' und dem zweiten Endstück 4. Die Kraft,
die in Richtung auf den Hebel 10 erzeugt wird, ist das Produkt des Beaufschlagungsdruckes
und der effektiven Wirkfläche des Kolbengliedes 7. Diese Fläche beinhaltet auch
diese Fläche, die durch die Grundfläche des Kanales 17, der sich durch die Kolbenstange
8 erstreckt, definiert wird.
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Wie zuvor jedoch erwähnt, wird die effektive Wirkfläche, die vom Druck
in beiden Richtungen beaufschlagt wird, dadurch kleiner, daß die Querschnittsfläche
der Kolbenstange wegfällt. Eine wünschenswerte Kraftübertragung findet trotzdem
statt, da die von der Kolbenstange 8 auf den Hebel 10 ausgeübte Kraft eine proportional
reduzierte Kraft ist, die im Verhältnis zum Beaufschlagungsdruck des Mediums steht.
Bereits durch Anwendung einer verhältnismäßig kleinen Kraft auf die Kolbenstange
8 ist es möglich, die Kolbenstange 8 mit den Kolbengliedern 7, 7 t relativ zum Gehäuse
1 zu bewegen.
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Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen nur den
Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung verstehen helfen. Wie gezeigt wurde, kann
entweder ein Kolbenglied oder auch eine Mehrzahl von Kolbengliedern vorgesehen werden.
Ferner sind unterschiedliche Lösungen möglich,
um Flächendifferenzen
zwischen den vom Druck beaufschlagten Kolbenflächen zu schaffen. Das Prinzip, eine
resultierende Kraft durch die Wirkung des Querschnitts der Kolbenstange zu erzeugen,
läßt sich in größeren Bereichen variieren.
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Die Bewegung des Kolbengliedes oder der Kolbenglieder selbst kann
weiterhin zum Steuern benutzt werden, da diese dann als Schieberventile einsetzbar
sind, die eine Verbindung des strömenden Mediums mit einem oder einer Vielzahl von
Auslaßkanälen herstellen. Wie zuvor erläutert wurde, kann auch die Bewegung des
Hebels 10 zum visuellen Anzeigen des herrschenden Mediumdrucks verwendet werden.
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Das Nacheichen infolge sich ändernder Druckverhältnisse kann einfach
durch Bewegen des Ballastgewichtes oder durch Austauschen des Ballastgewichtes vorgenommen
werden.
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Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die gezeigten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschrankt sein, die nur zum einfacheren Verständnis des Erfindungsgedankens
dienen.
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Es ist ferner hervorzuheben, daß die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen
zumindest einen Kolben verwenden, der in einem Zylinder bewegbar gelagert ist. Jedoch
läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dann verwirklichen, wenn nur einander
entgegengesetzt liegende Druckflächen an einer flexiblen Membrane benutzt werden,
die in einem umgebenden Gehäuse untergebracht ist. Die notwendige Flächenverringerung
an einer Druckfläche läßt sich ebenfalls durch Anbringen einer Kolbenstange an dieser
Seite der Membrane herbeiführen, wobei sich diese Kolbenstange dann aus dem Gehäuse
heraus erstreckt.
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Die Querschnittsfläche der Kolbenstange schafft dann eine Flächendifferenz
zwischen den wirksamen Flächen der Membrane. Bei Verwendung einer Membrane anstelle
starrer Zylinder lassen sich die Reibungsverluste, die bei der Bewegung eines Kolbengliedes
in einem Zylinder unvermeidbar
sind, auf ein Minimum verringern.