DE657269C - Steuervorrichtung zum Betrieb von Regelvorrichtungen zum Hinundherbewegen von Maschinenteilen o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, die dazu dient, die Zulauf- und Ablaufmengen von Flüssigkeiten oder Gasen zu einem oder auch mehreren Druckräumen eines Arbeitszylinders oder auch irgendeines anderen Raumes so zu regeln, daß je Zeiteinheit genau gleiche Mengen dem Raum zugeleitet . oder entnommen werden oder daß in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad eines Steuergliedes, das in die Zuleitung oder in die Ableitung eingebaut sein kann, der Flüssigkeitsoder Gasdurchfluß in beiden Leitungen geregelt wird. Der Erfindungsgegenstand kann in Verbindung mit Druckquelle, Arbeitszylinder und Steuerglied Verwendung finden als Gasdruckregler, Flüssigkeitsspiegelregler, Drehzahlregler, Seil- und Bandspannungsregler, Bandlaufregler, Stoffkonsistenzregler usw. sowie zum kontinuierlichen und gleichmäßigen Hinundherbewegen von Schabern, Saugern, Spritzrohren an Papiermaschinen sowie auch von anderen Maschinenelementen.

Es sind Steuervorrichtungen bekannt, die mittels Zahnradpumpe ο. dgl. einem oder auch mehreren Räumen gleiche Druckmittelmengen zuführen oder entnehmen. Der Fortschritt des Erfindungsgegenstandes besteht jedoch darin, daß die Druckmittelbemessung sehr genau erfolgt und daß Ungenauigkeit in der Bemessung durch Wärme-, Druck- oder Viscositätsänderung hier nahezu vermieden wird. Z. B. ist es mittels einer Zahnradpumpe 0. dgl.

nicht möglich, denselben hohen Gleichförmigkeitsgrad der Durchflußmenge zu erzielen, weil eine Zahnradpumpe nicht genügend dicht arbeitet. Ein Fortschritt des Erfindungsgegenstandes besteht auch darin, daß bei gleicher Drehrichtung des Zylinders 12 (Fig. 1) das Druckmittel die Steuervorrichtung in einander entgegengesetzten Richtungen durchströmen kann und trotzdem in beiden Richtungen dosiert wird. Wird der Erfindungsgegenstand zum Gleichhalten der Bandspafinung benutzt (Fig. 12), so bedingt die Eigenart der Steuervorrichtung dauernd kleine Hinundherbewegungen des Arbeitskolbens, wenn die Sollbandspannung erreicht ist. Durch diese Bewegungen kann die Bandspannung sehr genau geregelt werden. Wenn mittels des Erfindungsgegenstandes eine Preßwalze unter Zwischenschalten einer Feder an die dazugehörige zweite Preßwalze angedrückt wird, so macht auch hier der Arbeitskolben, wenn der eingestellte Preß druck erreicht ist, dauernd kleine Hinundherbewegungen. Dadurch wird vermieden, daß die Abdichtungsmanschette am Zylinder anklebt und somit Ungenauigkeit in der Anpressung bringt. Die Vermeidung des Ruhezustandes des Kolbens bringt auch bei anderen Anwendungsgebieten die obigen Vorteile. Ein weiterer Fortschritt des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß es möglich ist, die Steue- , rung eines Kolbens durch Veränderung des

Druckmitteldurchfhisses einer Leitung mittels eines Steuergliedes zu bewirken und trotzdem genau gleich abgestimmte Bewegungen des Kolbens nach beiden Richtungen zu erhalten, auch wenn die Verschiebewiderstände des durch den Kolben zu bewegenden Teiles in der einen oder anderen Richtung verschieden groß sind. Dadurch ist es möglich, mit nur einer Zu- und einer Ableitung to zum. Steuerglied auszukommen, was eine wesentliche Vereinfachung der Leitungsführung im Vergleich zu dem bereits Bekannten bedeutet.

Fig. ι zeigt den Einbau des Erfindungsgegenstandes in eine Vorrichtung zum Hinundherbewegen eines Kolbens mit Druckquelle und Steuerglied.

Fig. 2 stellt den Längsschnitt durch die Dosierungsvorrichtung dar. Fig. 3 zeigt mehrere Dosierungsvorrichtungen nebeneinander angeordnet zum Betrieb von mehreren Druckkolben durch eine gemeinsame Druckquelle.

Die Fig. 4 bis 11 stellen die Dosierungsvorrichtung in verschiedenen Arbeitslagen dar.

Fig. 12 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zum Betrieb eines Bandspannungsreglers.

Die Dosierungsvorrichtung besteht aus dem Zylinder 12, der durch das Schneckenrad 6 angetrieben wird. Der Zylinder 12 wird in Lagern geführt und hat eine radiale Bohrung. In dieser Bohrung gleitet dicht ein Dosierüngskolben 13, dessen Hub durch die Anschlagbolzen 14 und 15 begrenzt wird. Der Zylinder 12 wird dicht umfaßt von einem feststehenden Hohlzylinder 16, der durch den Bolzen 17 gegen Verdrehung gesichert ist. In der Achsenebene der radialen Bohrung des Zylinders 12 befinden sich im Hohlzylinder 16 die Anschlüsse der Zuleitung 10 von der Pumpe 2 zum Druckraum 7 und die Anschlüsse der Ableitung 11 von Druckraum 7 zum Ölbehälter 3.

Die Druckquelle besteht aus dem Elektromotor ι oder einer sonstigen Kraftquelle für den Antrieb der Zahnradpumpe 2. Es kann jedoch auch eine andere Druckpumpe (z.B. Kolbenpumpe) verwendet werden. Als Betriebsmittel sei Öl angenommen. Die Pumpe 2 saugt Öl aus dem ölbehälter 3 und bringt es auf Druck. Die Einstellung eines bestimmten Öldruckes ermöglicht das Überströmventil 4. Dieses läßt zugleich auch das überschüssige Öl in den Behälter zurückfließen. Mittels Schnecke 5 und Schneckenrad 6 erhält die Dosierungsvorrichtung ihren Antrieb.

Der zu treibende Motor in Fig. 1 besteht aus einem Zylinder 18, in welchem dicht ein Stufenkolben 8 gleitet. Dieser teilt das Gehäuse ιS in einen Druckraum 7 mit großer Druckfläche 19 und in einen kleineren Ringdruckraum 20, mit der etwa einhalb so großen Ringdruckfläche 21. In den ringförmigen Druckraum 20 wird durch die Druckleitung 22 öl mit gleichbleibendem Druck geleitet. ^Dieser Öldruck bewirkt eine gleichbleibende Verschiebekraft des Stufenkolbens 8 in der Pfeilrichtung 23. Der Öldruck im Druckraum 7 ist veränderlich und bewirkt dadurch die Bewegungen des, Stufenkolbens 8.

Das Steuerglied 9 in Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse, einer Ventilnadel, einer Schraubenfeder, die das Steuerventil selbsttätig öffnet, und einem Steuerhebel zum Betätigen der Ventilnadel. Da der Öldruck, der im Gehäuse des Steuerventils vorhanden ist, eine dauernde Schubkraft auf die Ventilnadel bewirkt, ist es vorteilhaft, diese Schubkraft auszuschalten und- ein druckausgeglichenes Steuerglied zu verwenden. Sofern es sich um äußerst feinfühlige Regelung von Gasdrücken usw. handeln soll, ist es erforderlich, das Steuerglied nicht unmittelbar durch die Einwirkung des Gasdruckes zu steuern, sondern mittelbar unter Zwischenschalten eines Relais, wie solche in den verschiedensten Ausführungen bereits bekannt sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und zum besseren Verstehen der Wirkungsweise ist für das Steuerglied ein Steuerventil mit Ventilnadel angenommen. .

Es sei angenommen, daß sämtliche Leitungen der Vorrichtung nach Fig. 1 sowie auch die Druckräume 7 und 20 mit Öl gefüllt sind. Weiter sei angenommen, daß das in der Zuleitung 10 liegende Steuerglied 9 geöffnet ist. Sobald nun die Druckpumpe 2 durch den Elektromotor 1 in Drehung versetzt wird, wird Druck erzeugt. Dieser Druck pflanzt sich durch die Druckleitung 22 in den Ringdruckraum 20 fort. Dadurch wird eine dauernde Verschiebekraft des Stufenkolbens 8 in Pfeilrichtung 23 ausgelöst. Der Druck pflanzt sich jedoch auch in der Leitung 10 fort und bewirkt, daß der Dosierungskolben 13 bis zu dem Anschlagbolzen 14 verschoben wird. Das durch das Hubvolumen desi Dosierungskolbens 13 verdrängte öl wird durch die Leitung 10 in den Druckraum 7 gepreßt und bewirkt dadurch eine Verschiebung des Stufenkolbens 14 entgegengesetzt der Pfeilrichtung 23, weil der Ölabfluß in der Ableitung 11 durch den Zylinder 12 versperrt ist und weil der Druck auf die große Druckfläche 19 größer ist als der Druck auf die Ringdruckfiäche 21. Der beschriebene Vorgang entspricht der Stellung der Steuervorrichtung nach Fig. 4. Der Zylinder 12, der sich im Uhrzeigersinn dauernd langsam dreht, nimmt bei der nächsten Vierteldrehung die Stellung

nach Fig. 5 - ein. In dieser Stellung ist die Zuleitung 10 durch den Zylinder 12 abgesperrt, es kann daher kein Öl in den Druckraum fließen. Der Ölabfluß durch die Ableitungu ist jedoch auch gesperrt, weil der Dosierungskolben 13 bereits schon am Anschlagbolzen 14 anliegt. Es erfolgt also in dieser Stellung nach Fig. 5 keine Bewegung des Stufenkolbens 8. Der Zylinder 12 kommt bei der weiteren Vierteldrehung in die Stellung nach Fig. 6. Diese Stellung entspricht jedoch genau der Stellung nach Fig. 4. Dieser Vorgang wurde bereits geschildert; es wird also auch hier der Stufenkolben 8 entgegengesetzt der Pfeilrichtung 23 verschoben, und zwar um den Betrag, der durch das Hubvolumen des Dosierungskolbens 13 bedingt ist. Bei offenem Steuerventil 9 wird der Stufenkolben 8 bei jeder halben Umdrehung des Zylinders 12 um den Betrag, der dem Hubvolumen des Dosierungskolbens 13 entspricht, entgegengesetzt der Pfeilrichtung 23 verschoben. Es sei nun angenommen, daß das Steuerventil 9 durch die Einwirkung einer Kraft auf den Steuerhebel verschlossen ist. Bei der angenommenen Stellung des Zylinders 12 nach Fig. 8 erfolgt keine Bewegung des Dosierungskolbens 13. Es wirkt wohl der Öldruck auf den Dosierungskolben 13 ein, aber er kann sich nicht um seinen Hub verschieben, w^reil der Ölabfluß hinter dem Dosierungskolben 13 durch das geschlossene Steuerventil 9 gesperrt ist. Es erfolgt auch keine Bewegung des Stufenkolbens 8, weil gleichzeitig der Ölabfluß in der Ableitung 11 durch den Zylinder 12 versperrt ist. Bei der nächsten Vierteldrehung des Zylinders 12 im Uhrzeigersinn in die Stellung nach Fig. 9 ist die Zuleitung 10 durch den Zylinder 12 versperrt. Der Öldruck in der Ableitung 11 bewirkt die Verschiebung des Dosierungskolbens 13 um seinen Hub bis zum Anschlagbolzen 14. Es kann dadurch Öl vom Druckraum 7 abfließen. Dies bewirkt eine Bewegung des Stufenkolbens in Pfeilrichtung 23. Das Maß der Bewegung ist bedingt durch das Hubvolumen des Dosierungskolbens 13. Bei der weiteren Vierteldrehung des Zylinders 12 in die Stellung nach Fig. 10 wiederholt sich der bereits geschilderte Vorgang! nach Fig. 8. Bei geschlossenem Steuerventil 9 verschiebt sich also der Stufenkolben 8 bei jeder halben Umdrehung des Zylinders 12 um den Betrag, der dem Hubvolumen des Dosierungskolbens 13 entspricht, in der Pfeilrichtung 23. Da die den Druckraum 7 bei offenem Steuerventil zugeführte Ölmenge und die aus dem Druckraum 7 bei geschlossenem Steuerventil abgeführte ölmenge durch das Hubvolumen des Dosierungskolbens 13 genau begrenzt und je Zeiteinheit genau gleich groß ist, wird der Stufenkolben 13 mit genau gleicher Geschwindigkeit nach beiden Richtungen bewegt.

Diese Vorrichtung unterscheidet sich von den bekannten Vorrichtungen dadurch, daß die dem Druckzylinder zugeführte oder entnommene Flüssigkeits- oder Gasmenge sich nicht proportional zu dem Betrag der Abweichung vom Sollzustand des zu regelnden Raumes ändert, sondern daß die Flüssigkeitsmenge, pro Zeiteinheit gemessen, gleichbleibt. Bei sehr kleinen Abweichungen vom Sollzustand jedoch, wenn z. B. das Steuerglied nur wenig geöffnet ist, so daß sich der Dosierungskolben nicht um seinen ganzen Hub bewegen kann, ändert sich die dem Druckzylinder zugeführte oder von ihm abgeleitete Flüssigkeitsmenge proportional zur Abweichung vom Sollzustand.

Um eine entgegengesetzte Wirkung des Stufenkolbens 8 zu erreichen, z. B. in der Art, daß beim Schließen des Steuerventils 9 der Stufenkolben 8 sich nicht gegen die Pfeilrichtung 23, sondern in der Pfeilrichtung bewegt, ist nur erforderlich, das Steuerventil in die ölableitung 11 einzubauen und zwei gegenüberliegende Anschlußleitungen der Dosierungsvorrichtung zu vertauschen. Die gleiche Wirkung kann jedoch auch erreicht werden durch Einbau des Steuerventils in die Ableitung 11 und durch Änderung der Drehrichtung des Zylinders 12. Es können auch mehrere Stufenkolben 8 gleichzeitig betätigt und von einer gemeinsamen Druckquelle gespeist werden (s. Fig. 3). In diesem Fall ist nur erforderlich, mehrere Dosierungskolben 13 im Zylinder 12 nebeneinander anzuordnen. Es ist auch möglich, die Steuervorrichtung nicht mit der Druckquelle gemeinsam, sondern getrennt anzutreiben. Eine weitere Möglichkeit besteht auch in der impulsweisen Betätigung des Dosierungskolbens, in dem z. B. eine Kolbenpumpe für die Druckerzeugung verwendet wird, die impulsweise Öldruck erzeugt, und zwar so, daß jeder Förderimpuls zeitlich zusammenfällt mit jeder Vierteldrehung des Zylinders 12 nach Fig. 4 bis 7 und 8 bis ir. In diesem Falle kommen auf eine Umdrehung" des Zylinders 12 vier Forderimpulse der Kolbenpumpe. Der Öldruck im Ringdruckraum 20 ist in diesem Fall nicht gleichmäßig, sondern wird ständig kurz unterbrochen.

Durch die Verwendung des Erfindungsgegenstandes als Bandspannungsregler (s. Fig. 12) wird eine genaue Regelung der Bandspannung bewirkt. Ein endloses Band 39 läuft über Walzen. Sämtliche Walzenlager sind feststehend angeordnet, mit Ausnähme der beiden Walzenlager 24 für die Spannwalze 25 und des weiter unten be-

schriebenen Lagers 29 für die Walze 32. Die Lager 24 sind in Schwenkarmen 26 schwingbar angeordnet. Die Schwenkarme 26 sind mittels Zahnsegmente 27 und Zahnstangen 28 5 oder auf andere Weise mit dem Stufenkolben S verbunden, so daß durch den Stufenkolben 8 das Spannen und Entspannen des Bandes erfolgen kann. Die Steuerung erfolgt durch das Steuerventil 9. Das Lager 29 der Bandleitwalze 32 ist durch eine Blattfeder 30, die mittels einer Druckschraube 31 beliebig gespannt werden kann, federnd gelagert. Das federnde Ende der Blattfeder 30 berührt zugleich die Ventilnadel des Steuerventils 9.

Die Druckerzeugung erfolgt durch eine Kolbenpumpe 33 mit Saugventil 34 und Druckventil 35. Von der Kurbelschleife 36 aus wird mittels Kettenräder und Kette 37 die Dosierungsvorrichtung angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis ist vier zu eins, so daß auf vier Umdrehungen der Kurbelschleife 36 eine Umdrehung des Zylinders 12 der Dosierungsvorrichtung kommt, Wenn nun z. B. das endlose Band sich, verkürzt; wird die Blattfeder 30 etwas eingedrückt, dadurch schließt die Ventilnadel das Steuerventil 9 und verursacht die entsprechende Verstellung des Stufenkolbens 8 und der Spannwalze 25. Wenn aus irgendwelchen anderen Einflüssen das Band sich län'gt, entspannt sich die Blattfeder 30, das Ventil 9 öffnet sich, und es erfolgt selbsttätig das Nachspannen des Bandes 39. Bei jeder geringsten Veränderung der Bandspannung wird durch die Ventilnadel 9 der Stufenkolben 8 beeinflußt und die Spannwalze 25 entsprechend verstellt. In Wirklichkeit erfolgt nicht ein dauerndes Spannen und Entspannen des Bandes 39, sondern das Band wird dauernd gleichmäßig gespannt gehalten, ungeachtet der Reibung der bewegten Teile, wie Schwenkarme 26 im Schwenklager 38 usw., und ungeachtet der jeweiligen Stellung und Länge der Schwenkarme 26. Wenn das Band entspannt werden soll, braucht nur die ölzuleitung 10 durch ein besonderes Absperrventil geschlossen oder die Spannfeder 30 durch Zurückdrehen . der Spännschraube 31 entspannt werden. Das Band kann dadurch, daß die Blattfeder 30 durch Drehen der Spannschraube 31 mehr oder weniger gespannt wird, beliebig stramm eingestellt werden. An Stelle des Stufenkolbens 8, der mittels Zahnstange und Zahnsegment die Schwenkarme betätigt, können j edoch auch ein einfacher Kolben oder ineinandergeschobene Kolben verwendet .werden,- die die Spannwalze unmittelbar geradlinig verschieben.

Sofern der Erfindungsgegenstand dazu dienen soll, Maschinenteile gleichförmig um einen bestimmten Hub hin und her zu verschieben, kann dies auf die Weise geschehen, daß das Steuerglied 9 in den beiden Endstellungen des Stufenkolbens 8 auf mechanischem Wege, ζ. B. durch Anschläge an der Kolbenstange, umgesteuert wird, so daß es in der ⁶S einen Endstellung des Stufenkolbens 8 geöffnet und in der anderen Endstellung geschlossen wird oder umgekehrt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuervorrichtung zum Betrieb von Regelvorrichtungen zum Hinundherbewegen von Maschinenteilen o. dgl., bei welcher von einer Druckquelle aus das Druckmittel (Flüssigkeit oder Gas) abwechselnd in dosierten Mengen in einen oder auch mehrere Druckräume eines Druckzylinders ο. dgl. gepreßt oder abwechselnd daraus abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierungsvorrichtung als ein in einem feststehenden Hohlzylinder (16) sich drehender Zylinder (12) ausgebildet ist, welcher eine senkrecht zur Drehachse liegende Bohrung zur Aufnahme eines um einen bestimmten Hub frei gleitenden Kolbens (13) aufweist, in dessen senkrecht zur Drehachse des Zylinders (12) liegenden Mittelebene vier um 90⁰ zueinander versetzte Kanäle im feststehenden Zylinder (16) als An-Schlüsse für die Zu- und Ableitung des Druckmittels angeordnet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen