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Regelvoirichtung für Druckmittelbehälter Man hat bereits vorgeschlagen,
zur Regelung des Druckes in Druckmittelbehältern Vorrichtungen zu benutzen, welche
beim Erreichen eines bestimmten Behälterdruckes die weitere Zufuhr zum Behälter
unterbrechen und bei eingetretenem Druckabfall wieder einschalten. Die bekannten
Vorrichtungen dieser Art werden nur durch den im Behälter herrschenden Druck gesteuert
und sprechen nicht leicht und schnell genug an, um schon bei geringen Druckschwankungen
in Tätigkeit zu treten.
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Die Erfindung hat den Zweck, die Wirkungsweise dieser Vorrichtungen
zu verbessern und ihre Empfindlichkeit gegen geringe Druckunterschiede zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird deshalb die Ausführung so getroffen, daß auf
die vom Drück gesteuerte Vorrichtung außer dem Behälterdruck der Druck in der Zufuhrleitung
im Abschaltsinne wirkt und :die Einwirkung des letzteren nach Abschalten der Druckmittelzufuhr
zu dem Behälter aufgehoben wird, so daß also alsdann dem in umgekehrter Richtung
wirkenden Druck der Regelvorrichtung bzw. deren Feder nur noch .der Druck im Behälter
allein entgegenwirkt und demzufolge schon bei geringem Absinken desselben die Rückstellkraft
derRegelvorrichtung bzw. ihrer Feder überwiegt und ein Wiedereinschalten der Druckmittelzufuhr
zu dem Behälter veranlaßt.
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Infolge dieser Art der Ausbildung -und Steuerung erhält die Regelvorrichtung
zunächst eine weit größere Empfindlichkeit gegen geringe Druckabfälle im Behälter,
als sich bei den bekannten Ausführungen erreichen ließ. Das ist darauf zurückzuführen,
daß sie durch die Summe der Drücke im Behälter und in dessen Speiseleitung in ihre
die Belieferung des Behälters'ausschaltende Stellung gebracht wird, daß aber zu
ihrer Festlegung in .dieser Stellung ausschließlich der Druck im Behälter Verwendung
findet. Bei unterbrochener Zufuhr zum Behälter hat also der Behälterdruck allein
der ganzen Rückstellkraft der Regelvorrichtung das Gleichgewicht zu halten. Deshalb
ist schon eine sehr geringe Verminderung des Behälterdruckes ausreichend, um die
Rückstellkraft der Vorrichtung überwiegen zu lassen, welche dann die Wiedereinschaltung
der Zufuhr zum Behälter verursacht.
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Andrerseits ergibt aber .die durch gemeinsame Wirkung des Druckes
im Behälter und in dessen Speiseleitung erfolgende Steuerung der Vorrichtung auf
Unterbrechung der Zufuhr die Gewähr dafür, daß eine Steigersng des Behälterdruckes
über das gewünschte Maß hinaus sofort und zuverlässig verhindert wird, so daß auch
in dieser Hinsicht eine unbedingte Betriebssicherheit der Regelvorrichtung erreicht
ist.
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Die vom Druck beeinflußten Regelkörper der Vorrichtung können aus
Membranen bestehen, welche eine ebene, zylindrische oder sonstige Form aufweisen
und entweder durch ihre eigene Elastizität oder durch zusätzliche Federn in der
Normalstellung gehalten werden.
Statt dessen könnten aber auch unter
der Einwirkung von Federn oder ihres Eigengervichtes stehende Kolben ö.'dgl. Verwendung
finden. Vorteilhaft wird dabei die Regelvorrichtung noch 'mit einer Schnappsperrung
versehen, durch welche sie federnd in ihren Endstellungen festgelegt wird, so daß
ihre Umschaltung schlagartig erfolgt. Die von der Regelvorrichtung bewirkte Steuerung
der Zufuhr zum Behälter kann auf beliebige Weise erfolgen. So könnte man unter anderem
.die Regelvorrichtung auf den Antrieb bzw. die Kupplung eines den Behälter speisenden
Verdichters oder auf das Ventil einer zum Behälter führenden Druckmittelleitung
derart einwirken lassen, daß sie den Verdichter in der erforderlichen Weise in oder
außer Tätigkeit setzt bzw. das Ventil öffnet oder schließt. Andererseits könnte
man aber auch an der Zufuhrleitung ein mit der Außenluft in Verbindung stehendes
Ventil anordnen, das durch die Regelvorrichtung beim Steigen des Druckes im Behälter
geöffnet wird und dann das Druckmittel aus der Zufuhrleitung ins Freie entweichen
läßt.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen in beispielsweise
gezeigten Ausführungsformen schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen
schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform, Abb. 2 eine ähnliche Darstellung
einer zweiten Ausführungsform, Abb. 3 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht
eines Einzelteiles, welche die Form einer für die Ausführungsform nach Abb. i geeigneten
Schnappvorrichtung darstellt, Abb. ,¢ einen schematischen Schnitt durch eine andere
Ausführungsform der Erfindung, Abb. 5 eine ähnliche Darstellung einer anderen Ausführungsform,
Abb. 6 eine schematische Ansicht einer mit der Regelvorrichtung nach der Erfindung
ausgestatteten Druckluftanlage.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i weist der Behälter i, in welchem
das Druckgas gesammelt wird, an einer seiner Wände eine biegsame Membran 2 auf.
In der Zeichnung ist diese Membran als wellenförmig gebogene Haut dargestellt. Es
ist aber selbstverständlich, daß die Membran auch in sich eben sein kann; sie muß
in jedem Fall aber hinreichend biegsam sein. Eine der Seiten der Membran ist dem
im Behälter i herrschenden Druck ausgesetzt, während ihre andere Seite dem atmosphärischen
Druck ausgesetzt ist.
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Mit der Membran 2 steht eine Stange 3 in Verbindung, welche mit ihrem
anderen Ende mit einer zweiten Membran 8 starr verbunden ist. Wenn es erwünscht
oder erforderlich ist, kann man, um die Membranen sowie die Stange 3 in einer bestimmten
Ruhestellung festzuhalten, geeignete Federn anwenden, welche auf eine der Seiten
der Membran einwirken, oder man kann die eigene Elastizität der Membran dazu benutzen.
In der Zeichnung ist eine Feder 5 dargestellt, welche auf eine der Seiten der Membran
:2 einwirkt.
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Das Rückschlagventil q. läßt das Gas vom Zuführungsrohr x2 durch die
Leitung 14 in den Behälter eintreten, während es den Rückfluß des Gases in die Leitung
1¢ verhindert.
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Der Raum zwischen den Membranen :2 und 8 ist durch eine Wand in die
Kammern 7 und 15 unterteilt. Die Stange 3 geht durch diese Zwischenwand hindurch.
Um die Dichtung für die Stange 3 in dem Durchgang durch die Zwischenwand zu sichern,
äst eine Membran 6 vorgesehen, welche ein Gleiten der Stange 3 zuläßt, aber den
Durchgang des Gases aus der Kammer 7 zur Kammer 15 und umgekehrt verhindert. Selbstverständlich
kann die Membran 6 durch eine Stopfbüchse o. dgl. ersetzt werden. Die Abmessungen
der mittleren Membran sind so klein, daß die von den Drücken auf beide Seiten der
Membran 6 ausgeübte Wirkung kleiner bleibt als diejenige, welche auf die Membranen
2 und 8 ausgeübt wird. Auf diese Weise bleiben die Zwischenwirkungen ohne wesentlichen
Einfluß auf die von den Membranen 2 und 8 gesteuerte Bewegung der Stange 3.
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Die Kammer 7 steht mit den Speiseleitungen 12 und 14 für das Druckgas
durch die Leitung 13 in Verbindung. Wenn das Steuerventil ii geschlossen ist, herrscht
in der Kammer 7 der gleiche Druck wie in der Leitung 12 und im Behälter i. Wenn
das Ventil i i offen ist, ist der in der Kammer 7 herrschende Druck dem atmosphärischen
gleich.
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Die Kammer 15 steht mit der Außenluft durch eine Feinbohrung 9 in
Verbindung. Die Kammer 16 ist dauernd mit der Außenluft durch eine Öffnung oder
Leitung io von verhältnismäßig großem Querschnitt verbunden. Wenn das Ventil i i
geschlossen ist, zwingt es das Druckgas, von der Leitung 12 durch die Leitung 14
und das Rückschlagventil 4 in den Behälter i einzutreten, während dann, wenn das
Ventil ii durch :die Stange 3 gezwungen wird, sich zu öffnen, das Druckgas unmittelbar
von der Leitung 12 in die Kammer 16 gelangt und durch die Öffnung io entweicht.
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Das Auslaßventil 25 steuert den Austritt des Druckgases aus dem Behälter
i in die Entnahmeleitung 26, welche durch eine Nebenleitung 27 . von verhältnismäßig
kleinem Querschnitt mit der Kammer 15 in Verbindung steht.
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Die Anordnung der Regelvorrichtung nach Abb. i an einer Anlage zur
Erzeugung und Aufspeicherung von Druckluft ist in Abb. 6
schematisch
veranschaulicht. Die in dem Behälter i gesammelte Druckluft soll hierbei zum Anlassen
eines Verbrennungsmotors dienen. Sie wird den Zylindern dieses Motors durch die
Leitung 26 über einen Verteiler 53 zugeführt, welcher mit den einzelnen Zylindern
durch. die Leitungen 54 in Verbindung steht. Zur Öffnung des VentilS 25 dient der
mit einem entsprechenden Handgriff versehene Hebel 55. Die Speisung des Behälters
i mit Druckluft erfolgt von dem Verdichter 45 aus, welcher von dem Motor 52 angetrieben
wird und an die Leitung i2 angeschlossen ist.
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Wenn der Verdichter 45 die Leitung 1-2 mit Druckluft beschickt, so
wird, wenn das Ventil i i geschlossen ist, die Kammer 7 unter Druck gesetzt und
gleichzeitig der Behälter i über die Leitung 14 und das Ventil 4 allmählich mit
Druckluft gefüllt. Diese Füllung erfolgt so lange, bis der Druck im Behälter einen
so großen Wert erhält, daß die Stange 3 unter der Einwirkung der Membranen 2 und
8 das Ventil ii von seinem Sitz abhebt. Dann kann das Druckmittel durch die nunmehr
rizit cler Außenluft in Verbindung stehende Leitung i2 ins Freie entweichen, und
das Venti14 kehrt auf seinen Sitz zurück. Dadurch sinkt auch der Druck in der Kammer
7, und die Membran 8 kann infolgedessen ihre das Abheben des Ventils i i von seinem
Sitz begünstigende Wirkung auf die Stange 3 nicht mehr ausüben. Die Stange 3 kehrt
deshalb in ihre ursprüngliche Stellung zurück, so daß sich das Ventil i i wieder
schließen kann.
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An der Stange 3 können dabei besondere Sperrvorrichtungen vorgesehen
werden, welche die Stange in ihrer jeweiligen Lage festlegen.
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Die Biegsamkeit der Membranen, die Spannung der Federn, die auf die
beweglichen Teile einwirkenden Reibungskräfte und die gegebenenfalls vorzusehenden
Sperrvorrichtungen können so eingestellt werden, daß die Stange 3 in der das Ventil
ii öffnenden Stellung so lange bleibt, bis der Druck im Behälter i unter eine gewisse
Grenze gesunken ist. Die Einstellung kann so gewählt werden, daß die Stange 3 nach
hinten zurückschnappt, sowie der Druckabfall im Behälter einen gewissen, nach Belieben
kleinen Wert erreicht hat.
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In einigen Fällen könnte sich wegen der kleinen Abmessungen der verschiedenen
Organe und wegen der ziemlich niedrigen Temperatur, welche das an den beweglichen
Teilen angeordnete Schmieröl erstarren lassen würde, ein fehlerhaftes Arbeiten der
Vorrichtung ergeben, und zwar insbesondere nach einer langen Ruhezeit. Um diesen
Nachteil zu vermeiden, wird die Stange 3 in ihre Ruhestellung mit einiger Kraft
zurückbewegt, wenn man Gas von dem Ventil 25 ausströmen läßt. Zu diesem Zweck kann-
ein Teil des Gases durch die Leitung 27 nach der Kammer 15 strömen und somit den
darin herrschenden Druck erhöhen, bevor es aus der Feiriböhrung 9 ausströmen kann.
Diese Öffnung hat einen sehr kleinen Durchmesser, da ihr Zweck nur der ist, bei
nicht stattfindender Gasentnahme aus dem Behälter i den atmosphärischen Druck in
der Kammer 1s aufrechtzuerhalten. Wenn der Druck in der Kammer 1s wächst, ist die
Stange 3 einer Wirkung ausgesetzt, welche sie zur Rückkehr zwingt, um so die Schließung
des Ventils ii und damit die Speisung des Behälters i jedesmal zu erlauben, wenn
der Rehälter sich durch das Ventil 25 entleert.
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In. Abb. 3 ist als Beispiel eine Ausführungsform einer Schnappvorrichtung
dargestellt, welche auf der Stange 3 angebracht werden kann, so daß die Stange zwei
stabile Stellungen aufweist; in ,der ersten Stellung gestattet sie dem Ventil ii,
sich vollkommen auf seinen Sitz zu legen, während sie in der zweiten Stellung das
Ventil zwangsweise von seinem Sitz abhebt. Diese Ausführung verbessert die Arbeitsweise
der beschriebenen Vorrichtung.
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Bei der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse
der Vorrichtung zwei Ansätze auf, welche zweckmäßig in der Nähe oder in der Kammer
16 angebracht sind. Die Ansätze können dabei mit Nuten versehen sein, welche die
Kugeln 39 gleitbar aufnehmen. Die Stange 3 besitzt zwei Rillen, welche den zwei
Endstellungen (Offen- und Schließstellung) des Ventils ii entsprechen. Die Kugeln
39 stehen unter der Wirkung von Federn 40. Wenn die Stange 3 durch die Membranen
2 und 8 einer positiven Wirkung ausgesetzt wird, springt sie von einer zur anderen
Stellung über.
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Abb.2 stellt im Schnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung
dar, bei welcher zylindrische Membranen angewendet werden. Man kann ebensogtt halbkreisförmige
Membranen, wie sie für Manometer Verwendung finden, oder Schlangenrohre oder andere
beliebige Mittel, welche unter der Druckwirkung ihre Form verändern, benutzen. Wenn
die Leitung 1.2 mit Druckgas von einer beliebigen Quelle gespeist wird und das Ventil
i i geschlossen ist, so muß das Druckgas einen Druck auf die Membran 8' der Kammer
7' ausüben und in .den Behälter i durch die Leitung 14 und das Ventil4 eintreten.
Das in den Behälter i gelangende Gas übt einen Druck auf die Membran 2' aus. Unter
der Wirkung dieses inneren Druckes sind die beiden Membranen 2' und 8' bestrebt,
sich einander zu nähern. Die Hebel 17 und i8, die an den auf den Membranen angebrachten
Anschlüssen 3o bzw: 31 befestigt sind, drehen
sich infolgedessen
um ihren Zapfen ig, und das Ende 2o des Hebels 18 nähert sich dem Punkte 22. Wenn
das Ende 2o die durch den Zapfen 21 und den Punkt 32 gehende Linie überschreitet,
zieht die Feder'23 den#Hebel 24 und seine Stange gegen das Ventil i i, welches somit
von seinem Sitz abgehoben wird. Der Druck in der Kammer 7' wird vermindert, und
der Anschluß 31 wird zurückbewegt, so daß der Hebel 18 sich um den Zapfen i9 dreht
und sein Ende 2o bestrebt ist, in entgegengesetzter Richtung die Linie 21 bis 32
zu überschreiten. Ein kleiner Druckabfall in dem Behälter genügt, um den Anschluß
3o und den Hebel 17 nach hinten zu verschieben, und diese Verschiebung ist ausreichend,
um den Punkt 2o über die Linie 21 bis 32 hinweggehen zu lassen. Der Hebel 24 und
seine Stange werden somit plötzlich zurückbewegt, und das Ventil ii legt sich wieder
auf seinen Sitz.
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Nach der jetzt beschriebenen Ausführangsform wird dieser Antrieb mit
mechanischen Mitteln erreicht, während nach der in Abb. i beschriebenen Ausführungsform
man dazu den Druck des Gases benützt.
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In den Abb. 4 und 5 sind schematisch zwei andere Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt, welche den schon beschriebenen sehr ähnlich sind. Der
Regler wirkt auf den Antrieb des Verdichters, statt auf die öffnungen und Leitungen,
welche die Speisequelle mit dem Behälter verbinden.
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In der Abb. 4 wirkt die Stange 3 statt auf ein Steuerventil auf den
von dem Lager 51 getragenen Hebel 50. Dieser Hebel weist ein gegabeltes Ende auf,
welches die Längsbewegung des Kupplungsorgans 47 veranlaßt, «-elches gleitbar auf
die durch einen geeigneten Antrieb gedrehte Welle 49 aufgekeilt ist. Wenn der Druck
im Behälter i unter eine gewisse Grenze sinkt, wird das Organ 47 durch die Wirkung
der Feder 48 in Eingriff mit dem auf die Kurbelwelle des Verdichters .15 aufgekeilten
Organ 46 gebracht. Wenn der Druck einen vorher bestimmten Höchstwert erreicht, bewegt
die Stange 3 den Kupplungsteil 47, indem sie auf den Hebel So einwirkt, derart,
daß sich die Kupplung öffnet.
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Die anderen in den Abbildungen dargestellten Teile arbeiten in derselben
Weise wie die= jenigen, welche in der in Abb. i dargestellten Ausführungsform mit
denselben Bezugszeichen versehen sind, so daß sich eine weitere Beschreibung ihrer
Arbeitsweise erübrigt. Einige Zeit nach dem Stillsetzer des Verdichters sinkt der
Druck in den Leitungen 12, 13, 14 bis zum atmosphärischen Druck, und zwar
durch nicht zu vermeidende Undichtigkeiten im Verdichter selbst. Die Membran 8 wirkt
dann auf die Stange 3 in der schon für die Abb. i beschriebenen Weise ein.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 endigt der Hebel 44 welcher dem
Hebel 24 der Abb. 2 entspricht, in einer Gabel, welche eine Axialbewegung des Getriebes
42 ermöglicht; welches gleitbar auf der Antriebswelle43 sitzt. Wenn der Druck im
Behälter einen vorher bestimmten Höchst- oder Niedrigstwert erreicht, gleitet das
Getriebe 42 auf der Welle 43, so daß es in oder außer Eingriff mit dem Getriebe
44 kommt, welches auf die Kurbelwelle des der Leitung 12 Druckgas zuführenden Verdichters
45 aufgekeilt ist.
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Die Arbeitsweise der anderen Teile dieser Ausführungsform entspricht
derjenigen der Teile, welche in der Abb.2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind;
somit erübrigt sich auch hier eine nähere Beschreibung ihrer Arbeitsweise.