DE3326139A1

DE3326139A1 - Device for converting a force into a proportional pneumatic signal

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Publication number: DE3326139A1
Application number: DE19833326139
Authority: DE
Inventors: Paul 7141 Steinheim Brenner; Eberhard Dipl.-Phys. Dr. 7000 Stuttgart Schmid
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Eckardt AG
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-01-31
Also published as: DE3326139C2

Abstract

A device for converting a force, preferably a force caused by a current, into a proportional pneumatic signal by means of a compensation device which does not consist of upstream throttle, nozzle, pneumatic amplifier and return bellows as in known devices but only of an inlet and an outlet valve. The control elements of these valves are connected to one another in such a manner that they are actuated in opposition to one another. Such a device consists of much fewer components than the known devices, as a result of which the device becomes less susceptible to faults, smaller and less expensive.

Description

L) R. - I N G. H. H.WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31B- TELEFON (07 11) 291133/29 28 57L) R. - I N G. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31B- TELEPHONE (07 11) 291133/29 28 57

Anmelder: -4- D 6620 Applicant: -4- D 6620

Eckardt AG A-Nr. 508Eckardt AG A no. 508

Pragstraße 82Pragstrasse 82

7000 Stuttgart 507000 Stuttgart 50

Vorrichtung zur Umwandlung einer Kraft in ein proportionalesDevice for converting a force into a proportional one

pneumatisches Signalpneumatic signal

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Kraft in ein proportionales pneumatisches Signal, mit einem an einem ortsfesten Teil gelagerten Hebelarm, an dem die umzuwandelnde Kraft angreift sowie eine pneumatische Rückstellkraft, die die von der umzuwandelnden Kraft hervorgerufene Auslenkung des Hebelsarm kompensiert.The invention relates to a device for converting a force into a proportional pneumatic signal, with one at a stationary one Part mounted lever arm on which the force to be converted acts, as well as a pneumatic restoring force that is applied by the force to be converted Force-induced deflection of the lever arm compensated.

Eine derartige Kompensationsvorrichtung ist zum Beispiel aus der DE-OS 30 17 321 bekannt. In der Figur 7 dieser Offenlegungsschrift ist ein an einem Grundkörper schwingbar gelagerter Hebelarm gezeigt, der an seinem freien Ende mit einer Ringspule versehen ist, die in den Ringspalt eines im Grundkörper angeordneten Permanentmagneten eintaucht. Fließt ein Strom durch die Ringspule, so bewegt sich diese auf den Permanentmagneten zu und übt daher eine Kraft auf den Hebelarm aus.Such a compensation device is known from DE-OS 30 17 321, for example. In FIG. 7 of this laid-open specification a lever arm is shown which is pivotably mounted on a base body and which is provided at its free end with a ring coil, which is shown in FIG immersed in the annular gap of a permanent magnet arranged in the base body. If a current flows through the ring coil, it moves this towards the permanent magnet and therefore exerts a force on the Lever arm off.

An dem Hebelarm ist ferner eine Prallplatte befestigt. Eine gegenüber dieser Prallplatte vorgesehene Düse wird unter Zwischenschaltung einer Drossel mit Zuluft konstanten Drucks gespeist. Die auf den Hebelarm wirkende Kraft führt zu einer Bewegung der Prallplatte auf die Düse zu und bewirkt dort den Aufbau eines Staudrucks. Dieser Staudruck wird gemessen, beispielsweise beidseitig der Drossel, undA baffle plate is also attached to the lever arm. One opposite The nozzle provided for this baffle plate is fed with supply air of constant pressure with the interposition of a throttle. The on the A force acting on the lever arm leads to a movement of the baffle plate towards the nozzle and causes a dynamic pressure to build up there. This Dynamic pressure is measured, for example on both sides of the throttle, and

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einem Verstärker zugeführt. Der Ausgang dieses Verstärkers ist mit der Balgstange eines Rückführbalgs verbunden, welche ihrerseits mit dem Hebelarm in Kontakt steht. Die Balgstange übt auf den Hebelarm eine Kompensationskraft aus, die die magnetisch erzeugte Kraft aufhebt und den Hebelarm in seine Ausgangslage zurückführt. Der Ausgangsdruck des Verstärkers ist dabei proportional zu der Kompensationskraft und damit auch zu der elektromagnetisch erzeugten Kraft, so daß dieser Ausgangsdruck als Maß für die zu messende Kraft verwendet werden kann.fed to an amplifier. The output of this amplifier is connected to the bellows rod of a return bellows, which in turn is in contact with the lever arm. The bellows rod exerts a compensation force on the lever arm, which is magnetically generated Force cancels and returns the lever arm to its original position. The output pressure of the booster is proportional to the compensation force and thus also to the electromagnetically generated force, so that this output pressure as a measure for the force to be measured can be used.

Gleiche bzw. ähnliche Systems finden sich bei vielen auf dem Markt erhältlichen Kraft/Druck- bzw. Strom/Druck-Wandlern. Alle diese Systeme bestehen aus relativ vielen Funktionselementen zur Abtastung einer Lage sowie zur Druckverstärkung und Gegenkopplung. Der gesamte Wandler wird dadurch nicht nur sehr groß, sondern auch aufwendig und teuer. Die Vielzahl der Funktionselemente kann sich darüber hinaus auf die Langzeit-Zuverlässigkeit negativ auswirken.The same or similar systems can be found in many on the market available force / pressure or current / pressure converters. All of these systems consist of a relatively large number of functional elements for scanning one layer as well as for pressure amplification and negative feedback. This not only makes the entire converter very large, but also complex and expensive. The large number of functional elements can also have a negative effect on long-term reliability.

Außerdem sind die bekannten Systeme relativ erschütterungsempfindlich. Es müssen deshalb teure und komplizierte Dämpfungsmaßnahmen vorgesehen werden; beispielsweise bezieht sich die DE-OS 30 17 auf die Ausbildung einer solchen Dämpfungsvorrichtung.In addition, the known systems are relatively sensitive to vibrations. It must therefore be provided expensive and complicated damping measures; for example, DE-OS 30 17 refers on the formation of such a damping device.

Eine Schwierigkeit besonderer Art liegt vor bei Systemen mit niedriger Eingangskraft. Dort ist es nur schwer möglich, kraft- bzw. drehmomentkompensierte Systeme zu bauen, da die Fläche des Rückführelements (Balg oder Membran) technisch nach unten begrenzt ist. Dies führt zu extrem niedrigen Hebelarmen, was bezüglich der Toleranzen Schwierigkeiten bereitet, oder zu Doppelbalg-Konstruktionen entsprechend hohen Aufwands.A particular difficulty arises with systems with low input power. It is difficult there to or to build torque-compensated systems, since the area of the feedback element (bellows or membrane) is technically limited is. This leads to extremely low lever arms, which causes difficulties in terms of tolerances, or to double bellows constructions correspondingly high effort.

Aufgabe der Erfindung ist es daher,eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, vorzugsweise für den Druckbereich 0,2-1,0 bar, so aus zubilden, daß die Nachteile dei bekannten Systeme vermieden werden. Insbesondere soll^ie Zahl der Funktionselemente verringert werden, was sich wiederum auf das Bauvolumen, die Herstellungskosten und die Zuverlässigkeit positiv auswirkt. Zugleich soll eine erhöhte Funktionszuverlässigkeit beiThe object of the invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the beginning, preferably for the pressure range 0.2-1.0 bar, so from training that the disadvantages dei known systems are avoided. In particular, the number of functional elements should be can be reduced, which in turn has a positive effect on the construction volume, the production costs and the reliability affects. At the same time, there should be increased functional reliability

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Erschütterungen gegeben sein, und Dämpfungsmaßnahmen sollen teilweise oder vollständig entfallen.There should be vibrations and damping measures should be taken partially or completely omitted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hebelarm mit den beweglichen Teilen eines Einlaß- und eines Auslaßventils so in Verbindung steht, daß eine an dem Hebelarm angreifende umzuwandelnde Kraft zu einer Vergrößerung der Einlaßöffnung und zu einer Verkleinerung der Auslaßöffnung führt, daß das Einlaßventil mit einer Konstantdruckquelle in Verbindung steht und daß das der umzuwandelnden Kraft proportionale pneumatische Signal zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßventil abgenommen wird.This object is achieved according to the invention in that the lever arm with the moving parts of an inlet and an outlet valve in communication, that one acting on the lever arm The force to be converted leads to an enlargement of the inlet opening and a reduction in the size of the outlet opening that the inlet valve is in communication with a constant pressure source and that the pneumatic signal proportional to the force to be converted is removed between the inlet and outlet valves.

Wird also der Hebelarm mit einer Kraft belastet, so öffnet sich das Einlaßventil je nach der Größe dieser Kraft und wirkt dabei in der Art einer Drossel. Die durch die Einlaßöffnung durchtretende Luft trifft auf das Auslaßventil, dessen Auslaßquerschnitt in Abhängigkeit von der Größe der umzuwandelnden Kraft verringert wird. Die unter Druck stehende Luft greift an dem beweglichen Teil des Auslaßventils an und erzeugt, da dieses bewegliche Teil mit dem Hebelarm in Verbindung steht, an diesem eine Rückstellkraft, die der umzuwandelnden Kraft entspricht. Der auf das bewegliche Teil des Auslaßventils wirkende Druck und damit die Rückstellkraft ist um so größer, je größer die umzuwandelnde Kraft ist bzw. je weiter das Auslaßventil geschlossen wird. Rechnerisch ergibt sich die der Eingangskraft proportionale Rückstellkraft aus dem Produkt des Ausgangsdrucks und der Differenz der wirksamen Flächen der Auslaß- und Einlaßöffnung.So if the lever arm is loaded with a force, the inlet valve opens depending on the magnitude of this force and acts in the process in the manner of a thrush. The one passing through the inlet opening Air hits the outlet valve, the outlet cross-section of which decreases depending on the magnitude of the force to be converted will. The pressurized air attacks the movable part of the exhaust valve and creates this movable part is connected to the lever arm, on this a restoring force which corresponds to the force to be converted. The one on the moving Part of the exhaust valve acting pressure and thus the restoring force is greater, the greater the pressure to be converted Force is or the further the exhaust valve is closed. Mathematically, the restoring force proportional to the input force results from the product of the outlet pressure and the difference the effective areas of the outlet and inlet openings.

Diese Lösung benötigt wesentlich weniger Funktionselemente wie die bekannten Wandler. Statt einer Vordrossel, einer Düse, eines pneumatischen Verstärkers und eines Rückführbalgs werden nur noch ein Einlaß- und ein Auslaßventil benötigt. Dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt, und gleichzeitig wird eine kleinere Bauform möglich. Durch die geringe Anzahl von Komponenten wird die Zuverlässigkeit erhöht. Die nach der Erfindung noch vorgesehenen pneumatischen Funktionselemente entsprechen denen, die inThis solution requires significantly fewer functional elements such as the well-known converter. Instead of a choke, a nozzle, a pneumatic amplifier and a return bellows, only an inlet and an outlet valve are required. This reduces the manufacturing cost and at the same time becomes smaller Design possible. The low number of components increases the reliability. The still provided according to the invention pneumatic functional elements correspond to those in

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einem pneumatischen Verstärker sowieso vorhanden sein könnten bzw. vorhanden sein müssen.a pneumatic amplifier could or must be available anyway.

Ein weiterer, ganz wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannten Ausführungsformen besteht darin, daß infolge des Wegfalls der Düse mechanische Anschläge ganz wegfallen können bzw., wenn sie vorgesehen sind, gegenüber der bekannten Ausführungsform um eine bis mehrere dekadische Größenordnungen weiter voneinander entfernt sind. Dadurch wird die Funktionszuverlässigkeit bei Erschütterungen erhöht. Insbesondere müssen keine zusätzlichen Dämpfungsmaßnahmen, wie sie beispielsweise in der DE-OS 30 17 321 beschrieben sind, mehr vorgesehen werden. Auch der Wegfall dieser Dämpfungsvorrichtungen bringt erhebliche Konstrukt^ions- und Preisvorteile. Zugleich bleibt der Einfluß von Erschütterungen auf den Meßausgang sehr gering, da problemlos die Zeitkonstanten für den Druckaufbau und den Druckabbau in etwa gleich-gemacht werden können. Schließlich wird durch den Fortfall von Verzögerungsgliedern und Totzeitgliedern, wie sie bei vorgesteuerten Systemen durch die unvermeidlichen Laufzeiteffekte und Volumina entstehen und zu unerwünschten Phasendrehungen führen können, eine erhöhte dynamische Stabilität erzielt.Another very important advantage over the known embodiments is that due to the omission of the Nozzle mechanical stops can be omitted entirely or, if they are provided, compared to the known embodiment by one to are several orders of magnitude further apart. This increases the functional reliability in the event of shocks elevated. In particular, no additional damping measures, such as those described in DE-OS 30 17 321, for example are more to be provided. Even the elimination of these damping devices brings considerable construction and Price advantages. At the same time, the influence of vibrations on the measurement output remains very small, since the time constants are problem-free for pressure build-up and pressure reduction can be made approximately the same. Finally, the elimination of delay elements and dead time elements, such as those in pilot-operated systems due to the inevitable runtime effects and volumes and can lead to undesired phase rotations, an increased dynamic stability is achieved.

Vorteilhaft ist es, wenn das Einlaßventil als eine unter der Vorspannung einer Feder stehende Kugel, die im geschlossen Zustand des Einlaßventils an einer als Ventilsitz dienenden Gehäuseöffnung anliegt, ausgeführt ist. Ein derartiges Kugelventil hat den Vorteil eines besonders einfachen und preisgünstigen medianischen Aufbaus. Das Auslaßventil kann andererseits zweckmäßig als etwa zylindrischer Körper-beispielsweise auch konisch-mit einer Anfasung, der "die pneumatische Rückstellkraft aufnimmt und mit einer Bohrung oder einer kegelförmigen Ausdrehung zusammenwirkt, ausgeführt sein.It is advantageous if the inlet valve as one under the bias a spring standing ball, which in the closed state of the inlet valve at a housing opening serving as a valve seat is present, is executed. Such a ball valve has the advantage of a particularly simple and inexpensive median Construction. On the other hand, the outlet valve can expediently be an approximately cylindrical body — for example also conical — with a bevel "absorbs the pneumatic restoring force and with a bore or a conical recess cooperates, be executed.

Natürlich können die beweglichen Teile der Ventile einzeln mit dem Hebelarm verbunden sein. Günstiger ist es jedoch, wenn diese beweglichen Teile - also der etwa zylindrische Körper des Auslaßventils und die Kugel des Einlaßventils - einstellbar mit-Of course, the moving parts of the valves can be individually connected to the lever arm. However, it is cheaper if this moving parts - i.e. the roughly cylindrical body of the outlet valve and the ball of the inlet valve - adjustable with-

einander in Kontakt stehen. Auf diese Weise ist nur ein einziger Befestigungspunkt an dem Hebelarm notwendig. Natürlich muß die Kontaktstelle erfindungsgemäß so ausgebildet sein, daß eine Vergrößerung des Einlaßguerschnittes gleichzeitig eine Verringerung des Auslaßguerschnittes bewirkt. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise in einem verstellbaren Gewindebolzen.be in contact with each other. In this way, only a single fastening point on the lever arm is necessary. Of course she has to Contact point according to the invention be designed so that an enlargement of the inlet cross-section simultaneously causes a reduction in the outlet cross-section. One possibility exists, for example in an adjustable threaded bolt.

Der etwa zylindrische Körper des Auslaßventils kann fest mit dem Hebelarm verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform bewegt sich der zylindrische Körper nicht genau axial zu seinem Ventilsitz, sondern auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt durch die Lagerung des Hebelarms und dessen Radius durch den Abstand des zylindrischen Körpers von dieser Lagerung definiert ist. Zweckmäßig ist es daher, auch den zylindrischen Körper des Auslaßventils über ein Federelement mit einem die Bohrung oder die kegelförmige Ausdrehung enthaltenden Teil zu verbinden und den Kontakt mit dem Hebelarm über ein Anschlagelement herzustellen. Diese zweite Lösung ist konstruktiv etwas aufwendiger, hat jedoch den Vorteil, daß sich der zylindrische Körper genau axial zu seiner Bohrung bewegt, so daß die zwischen dem zylindrischen Körper und der Bohrung befindliche ringförmige Auslaßöffnung überall denselben Querschnitt hat.The approximately cylindrical body of the outlet valve can be firmly connected to the lever arm. In this embodiment it is moving the cylindrical body is not exactly axially to its valve seat, but on an arc of a circle, the center of which is due to the bearing of the lever arm and its radius is defined by the distance between the cylindrical body and this bearing. Appropriate it is, therefore, also the cylindrical body of the exhaust valve to connect via a spring element with a bore or the conical recess containing part and contact with the Establish lever arm via a stop element. This second solution is a bit more complex in terms of construction, but has the advantage that the cylindrical body moves exactly axially to its bore, so that between the cylindrical body and the bore located annular outlet opening everywhere the same cross-section Has.

Zur Nullpunkteinstellung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Hebelarm über eine Feder mit dem ortsfesten Teil in Verbindung steht.For zero point adjustment, it is also advantageous if the lever arm is connected to the stationary part via a spring stands.

Ebenso wie bei den bekannten Systemen ist es notwendig, den Zuluftdruck konstant zu halten. Die Konstanthaltung dieses Drucks kann mit im Prinzip bekannten Mitteln erfolgen. Eine besonders einfache Möglichkeit der Vordruckkompensation besteht jedoch auch darin, die Kugel des Einlaßventils fest mit einer zweiten Kugel eines zweiten Ventils mit einem Ventilsitz gleicher Wirkfläche in der Art eines Doppelventils zu verbinden, wobei die Zuführung der Zuluft zwischen diesen Ventilen erfolgt und der Ausgang des zweiten Ventils mit einer Leitung, dieAs with the known systems, it is necessary to adjust the supply pressure keep constant. This pressure can be kept constant by means which are known in principle. One special However, a simple possibility of pre-pressure compensation is also to fix the ball of the inlet valve with a second ball to connect the second valve with a valve seat of the same effective area in the manner of a double valve, with the supply of the supply air between these valves takes place and the output of the second valve with a line that

das zwischen Einlaßventil und Auslaßventil abgenommene pneumatische Signal führt, verbunden ist. Es entstehen somit zwei Einlaßsitze, deren Luftkanäle mit dem Ausgangskanal vereinigt werden. Da die Zuluft in der Mitte zwischen den beiden Einlaßventilen zugeführt wird, wirkt stets die gleiche Kraft nach oben wie nach unten.the pneumatic one removed between the inlet valve and the outlet valve Signal leads, is connected. This creates two inlet seats, the air ducts of which are united with the outlet duct will. Since the supply air is supplied in the middle between the two inlet valves, the same force always acts up and down.

Bevorzugtes Einsatzgebiet einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind sogenannte Strom/Druck-Wandler. Hierbei löst der Strom zunächst eine proportion""⁵ he Kraft aus, die mit einer erfindungsgemäßen v^^ricntung in einen Druck umgewandelt wird. Eine mögliche Realisierung sieht zum Beispiel vor, daß die an dem Hebelarm angreifende Kraft durch einen Strom, der einen an diesem Hebelarm befestigten Elektromagneten durchfließt, aufgebracht wird. Dieser Elektromagnet kann zweckmäßig als Tauchspule ausgeführt sein und mit korrespondierenden Ausnehmungen eines Permanentmagneten zusammenwirken.So-called current / pressure converters are a preferred field of application of a device according to the invention. Here, the current initially triggers a proportional "" ⁵ he force, which is converted into a pressure with a v ^^ ricntung according to the invention. One possible implementation provides, for example, that the force acting on the lever arm is applied by a current flowing through an electromagnet attached to this lever arm. This electromagnet can expediently be designed as a moving coil and interact with corresponding recesses of a permanent magnet.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung zur Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:Further features and advantages emerge from the subclaims and from the description of the drawing, in which a preferred embodiment of the invention is shown. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,1 shows a section through a device according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, 2 shows a section through another embodiment of the invention,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform.3 shows a section through a third embodiment.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Fig. 1 als Ganzes mit 1 bezeichnet. Sie besteht aus einem ortsfesten Teil oder Grundkörper 2, auf dem über eine Lagerung 3 ein Hebelarm 4 gelagert ist. An diesem Hebelarm 4 ist der Steuerkörper 5 eines Auslaßventils befestigt. Er besteht aus drei Teilen: Einem zylindrischen Teil 5', einem kegelstumpfförmig zulaufenden Teil 5'' und aus einem nochmalsA device according to the invention is shown in FIG. 1 as a whole 1 referred to. It consists of a stationary part or base body 2 on which a lever arm 4 is mounted via a bearing 3. The control body 5 of an exhaust valve is attached to this lever arm 4. It consists of three parts: a cylindrical part 5 ', a frustoconical part 5 '' and from one again

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zylinderförmigen Teil 5¹¹¹. Dieser Steuerkörper arbeitet mit der Bohrung 6 eines Teils 7 zusammen, welches auf dem Grundkörper 2 in nicht gezeigter Weise befestigt ist. Natürlich ist es auch möglich, das Teil 7 als Teil dieses Grundkörpers auszuführen. Der obere Rand der Bohrung 6 wirkt als Ventilsitz und arbeitet mit dem konisch zulaufenden Teil 5'' des Steuerelements 5 zusammen. cylindrical part 5 ¹¹¹ . This control body cooperates with the bore 6 of a part 7 which is fastened to the base body 2 in a manner not shown. Of course, it is also possible to design part 7 as part of this base body. The upper edge of the bore 6 acts as a valve seat and works together with the tapered part 5 ″ of the control element 5.

Dieses Steuerelement 5 hat eine zentrale und mit einem Innengewinde versehene Bohrung. Diese Bohrung nimmt einen Gewindebolzen 8 auf. An seinem unteren Ende steht das Steuerelement 5 in Kontakt mit einer Kugel 9, die als Steuerelement eines Einlaßventils dient. Hierzu ist in dem Teil 7 eine zur Auslaßventil-Bohrung 6 zentrische weitere Bohrung 10 vorgesehen, die als Ventilsitz dieses Einlaßventils dient. Die Kugel 9 selbst befindet sich in einer Bohrung 11 des Grundkörpers 2 und steht unter der Vorspannung einer Druckfeder 12.This control element 5 has a central thread and an internal thread provided hole. This hole accommodates a threaded bolt 8. The control element 5 is in contact at its lower end with a ball 9, which serves as a control element of an inlet valve. For this purpose, in part 7 there is a hole 6 for the exhaust valve central further bore 10 is provided, which serves as the valve seat of this inlet valve. The ball 9 itself is in a bore 11 of the base body 2 and is under the bias a compression spring 12.

Die Bohrung 11 ist über eine weitere Bohrung 13 mit einer Druckluftquelle verbunden, die Luft konstanten Drucks liefert, die in die Bohrung 13 in Richtung des Pfeiles A einströmt. Die Auslaßventil-Bohrung 6 ist andererseits mit einer weiteren Bohrung 14 verbunden. Über diese Bohrung wird der zwischen Einlaß- und Auslaßventil herrschende Druck, der, wie im folgenden noch ausgeführt wird, der zu messenden Kraft proportional ist, der weiteren Verwendung, zum Beispiel einer Anzeigeeinheit, zugeführt. Die Luft durchströmt diese Leitung 14 in Richtung des Pfeiles B.The bore 11 is connected to a compressed air source via a further bore 13 connected, which supplies air of constant pressure which flows into the bore 13 in the direction of arrow A. The exhaust valve bore 6 is on the other hand connected to a further bore 14. This hole is used to connect the inlet and outlet valve the prevailing pressure, which, as will be explained below, is proportional to the force to be measured, the further use, for example a display unit. The air flows through this line 14 in the direction of arrow B.

Zwischen dem Hebelarm 4 und dem Grundkörper 2 befindet sich eine weitere Feder 15.Another spring 15 is located between the lever arm 4 and the base body 2.

Am der Lagerung 3 abgewandten Ende ist der Hebelarm 4 mit einer Tauchspule 16 versehen. Die Anschlüsse dieser Tauchspule 16 sind dabei nicht näher dargestellt. Die Tauchspule 16 taucht in den Ringspalt 17 eines Permanentmagneten 18. Eine mögliche PolangabeAt the end facing away from the storage 3, the lever arm 4 is provided with a Plunger coil 16 is provided. The connections of this plunger coil 16 are not shown in detail. The moving coil 16 is immersed in the Annular gap 17 of a permanent magnet 18. One possible pole specification

für diesen Permanentmagneten ist beispielshaft mit N für Nord und S für Süd eingezeichnet.for this permanent magnet is exemplified with N for north and S for south.

Die gezeigte Vorrichtung arbeitet wie folgt:The device shown works as follows:

Die Tauchspule 16 wird von einem umzuwandelnden Strom durchflossen, der erfindungsgemäß auch sehr klein sein kann. Durch das entstehende Magnetfeld wird die Tauchspule 16 und damit auch der Hebelarm 4 in Richtung des Permanentmagneten 18, in der Orientierung der Fig. 1 also nach unten, gezogen. Dadurch bewegt sich auch das mit dem Hebelarm 4 verbundene Auslaß-Steuerelement 5 auf den Körper 7 bzw. die in diesem vorgesehene Bohrung 6 zu. Das Auslaßventil bewegt sich also in Richtung auf seine geschlossene Stellung hin. Zugleich wird die Kugel 9 des Einlaßventils gegen die Kraft der Feder 12 bewegt, wodurch sich diese Kugel von ihrem Ventilsitz entfernt. Das Einlaßventil bewegt sich also in Richtung auf eine mehr geöffnete Stellung.A current to be converted flows through the moving coil 16, which according to the invention can also be very small. The plunger coil 16 and thus also becomes due to the resulting magnetic field the lever arm 4 is pulled in the direction of the permanent magnet 18, ie downwards in the orientation of FIG. 1. Moved by it the outlet control element 5 connected to the lever arm 4 also moves towards the body 7 or the bore 6 provided therein. The exhaust valve thus moves towards its closed position. At the same time will the ball 9 of the inlet valve moves against the force of the spring 12, whereby this ball moves away from its valve seat. The inlet valve so moves towards a more open position.

Die in Richtung des Pfeiles A über die Bohrung 13 eintretende Zuluft kann nun durch das Einlaßventil, das in der Art einer Drossel wirkt, in die Bohrung 6 gelangen und übt dort auf das Auslaß-Steuerelement 5The incoming air entering in the direction of arrow A via the bore 13 can now pass through the inlet valve, which acts in the manner of a throttle, into the bore 6 and exerts there on the outlet control element 5

eine Kraft aus, die den Hebelarm 4 wieder in seine Ausgangsposition zurückführt. Die dafür notwendige Rückstellkraft wird durch den in der Bohrung 6 herrschenden Druck aufgebracht, der damit proportional zu dem die Tauchspule 16 durchfließenden Strom ist. Dieser Druck wird daher gemessen bzw. der weiteren Verwendung zugeführt, wozu eine mit der Bohrung 6 verbundene weitere Bohrung 14 vorgesehen ist.a force that returns the lever arm 4 to its starting position returns. The restoring force required for this is applied by the pressure prevailing in the bore 6, the is thus proportional to the current flowing through the plunger coil 16. This pressure is therefore measured or further use supplied, for which purpose a further bore 14 connected to the bore 6 is provided.

Der erzeugte Druck liegt vorzugsweise im Bereich 0,2 - 1,0 bar.The pressure generated is preferably in the range 0.2-1.0 bar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht erkennbar aus wesentlich weniger Bauelementen als die bekannten Systeme. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß sämtliche Dämpfungsmaßnahmen entfallen.The device according to the invention clearly consists of significantly fewer components than the known systems. A special The advantage is that there is no need for any damping measures.

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Insbesondere sind die mechanischen Anschläge wesentlich weiter voneinander entfernt als bei einem Düsen/Prallplatten-System, so daß die Funktionszuverlässigkeit bei Erschütterungen erhöht wird.In particular, the mechanical stops are much wider apart than with a nozzle / baffle system, so that the functional reliability is increased in the event of vibrations will.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung teilweise derselben Bezugszeichen ist in der Fig. 2 dargestellt. Das Auslaß-Steuerelement 5 ist in dieser Ausführung nicht mehr mit dem Hebelarm 4 verbunden, sondern mit einem Federelement 19, welches über zwei Schrauben 20 und 20' mit dem Teil 7 verbunden ist. Das Auslaß-Steuerelement 5 ist mit einem hier mit 21 bezeichneten Gewindebolzen versehen, derAnother embodiment of the invention using partially the same reference numerals is shown in FIG. In this embodiment, the outlet control element 5 is no longer connected to the lever arm 4, but to a spring element 19, which is connected to part 7 via two screws 20 and 20 '. The outlet control element 5 is designated here by 21 Threaded bolt provided, the

auf seinem der ■ Kugel 9 abgewandten Ende mit einem Anschlag 22 versehen ist. Die Funktion dieses Gewindebolzens ist dieselbe wie die des Gewindebolzens 8 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Der Anschlag 22 steht mit einem Stift 23 in Verbindung, der an dem Hebelarm 23 befestigt ist. Die übrige Ausbildung dieser Ausführungsform entspricht derjenigen in Fig. 1. Der konstruktive Aufwand ist etwas größer, doch wird mit der Ausführungsform der Fig. 2 erreicht, daß sich das Auslaßventil-Steuerelement 5 genau axial zu der ihm zugeordneten Bohrung 6 bewegt, wodurch die ringförmige Auslaßöffnung überall gleichen Querschnitt besitzt. Im Gegensatz dazu bewegt sich das Auslaßventil-Steuerelement 5 gemäß der Fig. 1 nicht geradlinig, sondern auf einem Kreisbogen.is provided with a stop 22 on its end facing away from the ball 9. The function this threaded bolt is the same as that of the threaded bolt 8 in the embodiment of FIG. 1. The stop 22 is with a Pin 23 in connection, which is attached to the lever arm 23. The rest of the design of this embodiment corresponds to that in Fig. 1. The structural effort is somewhat greater, but it is achieved with the embodiment of FIG. 2 that the outlet valve control element 5 moved exactly axially to the bore 6 assigned to it, whereby the annular outlet opening everywhere has the same cross-section. In contrast to this, the exhaust valve control element 5 according to FIG. 1 does not move in a straight line, but on an arc of a circle.

Um ein genaues Meßergebnis zu erhalten, ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung notwendig, den Zuluftdruck möglichst exakt konstant zu halten. Eine besonders einfache Ausführungsform einer Vordruckkompensation in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Fig. 3 dargestellt, wobei von der Ausführungsform der Fig. 1 ausgegangen wurde und die Vorrichtung zur Vordruckkompensation hinzugefügt wurde. Genauso gut ist es natürlich möglich, die Vordruckregelung an einem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 vorzusehen.In order to obtain an accurate measurement result, it is with one according to the invention Device necessary to keep the supply pressure constant as precisely as possible. A particularly simple embodiment a pre-pressure compensation in connection with a device according to the invention is shown in FIG Embodiment of FIG. 1 was assumed and the device was added to the pre-pressure compensation. Of course, it is just as well possible to control the admission pressure using an exemplary embodiment to be provided according to FIG.

Der Grundkörper 2 ist hier etwas anders gestaltet. In der Zeichnung befindet sich die Zuluftbohrung 13 nicht mehr unten, sondern ist nach rechts hinausgeführt. Die in Richtung des Pfeiles A eintretende Zuluft gelangt in einen Hohlraum 24. Die Kugel 9 des Einlaßventils steht in bekannter Weise mit demThe base body 2 is designed somewhat differently here. In the drawing, the air supply hole 13 is no longer at the bottom, but is led out to the right. The supply air entering in the direction of arrow A reaches a cavity 24. The ball 9 of the inlet valve is in a known manner with the

Auslaßventil-Steuerelement 5 in Verbindung.Exhaust valve control element 5 in connection.

Die durch das Einlaßventil strömende Zuluft gelangt in einen Hohlraum 25, der der Bohrung 6 gemäß der Fig. 1 entspricht. Das Einlaß- und das Auslaßventil regeln in bekannter Weise die Stellung des Hebelarms 4, wobei der in dem Hohlraum 25 herrschende Druck in bekannter Weise als Signal für die auf den Hebelarm 4 wirkende Kraft verwendet wird.The supply air flowing through the inlet valve enters a Cavity 25, which corresponds to the bore 6 according to FIG. 1. The inlet and outlet valves regulate the position in a known manner of the lever arm 4, the pressure prevailing in the cavity 25 being used in a known manner as a signal for the pressure acting on the lever arm 4 acting force is used.

Mit der Kugel 9 des Einlaßventils ist über eine Stange 26 die Kugel 27 eines weiteren Ventils verbunden. Ein in den Grundkörper 2 eingesetztes Teil 28 weist hierzu eine Bohrung 29 auf, die den Ventilsitz für die Kugel 27 bildet. Die Druckfeder 12 greift in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an der Kugel 27 und nicht an der Kugel 9 an, doch ist es natürlich genauso gut möglich, diese Feder zur Erzielung derselben Wirkungen an der Kugel 9 anzuordnen. Die Kugel 27 und die Feder 12 befinden sich in einem Hohlraum 29, der über eine Bohrung 30 mit der Bohrung 14, die den zwischen Einlaß- und Auslaßventil herrschenden Druck führt, verbunden ist.The ball 27 of a further valve is connected to the ball 9 of the inlet valve via a rod 26. One in the base body For this purpose, the part 28 inserted in FIG. 2 has a bore 29 which forms the valve seat for the ball 27. The compression spring 12 engages in the embodiment shown on the ball 27 and not on the ball 9, but it is of course just as possible to to arrange this spring on the ball 9 to achieve the same effects. The ball 27 and the spring 12 are in a cavity 29, which via a bore 30 with the bore 14, the pressure prevailing between the inlet and outlet valve leads, is connected.

Bei dieser Ausführungsform übt die Zuluft stets die gleiche Kraft nach oben wie nach unten aus. Es entstehen zwei Einlaßsitze, deren Luftkanäle mit dem Ausgangskanal vereinigt werden. Die Fläche des Auslaßsitzes trägt in diesem Fall - im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 - vollständig zur Kompensation der Eingangskraft bei. Eine weitere Druckregelung der Zuluft ist daher nicht mehr erforderlich.In this embodiment, the supply air always exerts the same force upwards as well as downwards. Two inlet seats are created, the air ducts of which are combined with the outlet duct. the In this case, the area of the outlet seat - in contrast to the embodiment of FIGS. 1 and 2 - completely compensates the input force. Further pressure control of the supply air is therefore no longer necessary.

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Claims

Expectations

2.

Device for converting a force into a proportional one Pneumatic signal with a lever arm mounted on a stationary part on which the force to be converted acts as well as a pneumatic restoring force, which is the deflection of the lever arm caused by the force to be converted compensated, characterized in that the lever arm (4) with the movable parts of an inlet and an outlet valve is so connected that a force acting on the lever arm (4) to be converted leads to an enlargement of the inlet opening and leads to a reduction in the size of the outlet opening that the inlet valve is connected to a constant pressure fluid stands and that the force to be converted proportional pneumatic signal between the inlet and the outlet valve is removed.

Device according to claim 1, characterized in that the Inlet valve as a ball (9) under the bias of a spring (12), which in the closed state of the inlet valve rests against a housing opening (10) serving as a valve seat.

COPY

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3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet valve as an approximately cylindrical body (5) with a chamfer that absorbs the pneumatic restoring force and cooperates with a bore (6) or a conical recess.

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the cylindrical body (5) of the outlet valve is adjustable is in contact with the ball (9) of the inlet valve.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the approximately cylindrical body (5) of the outlet valve and the ball (9) of the inlet valve are in contact via an adjustable threaded bolt (8).

6. Device according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that the approximately cylindrical body (5) of the outlet valve is firmly connected to the lever arm (4).

7. Device according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that the approximately cylindrical body (5) of the outlet valve via a spring element (19) with one containing the bore (6) or the conical recess Part (7) is connected and is in contact with the lever arm (4) via a stop element (22).

8. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lever arm (4) is connected to the stationary part (2) via a spring (15).

9. Device according to one or more of claims 2 to 8, characterized in that the ball (9) of the inlet valve fixed to a second ball (27) of a second valve with a valve seat with the same effective area in the manner of a double valve is connected, the supply of air taking place between these valves and the output of the second valve is connected to a line (14) which carries the pneumatic signal picked up between the inlet valve and the outlet valve.

10. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the force acting on the lever arm (4) is caused by a current which attaches one to this lever arm Electromagnet flows through, is applied.

11. The device according to claim 10, characterized in that the
Electromagnet is designed as a moving coil (16) and with
corresponding recesses of a permanent magnet (18)
cooperates.