DE806748C - Mit einer Fluessigkeit arbeitende Druckreduzier- und -regelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, um Druckluft auf einen konstanten Druck zu entspannen, insbesondere um den Einströmdruck der Druckluft in pneumatische Feinmeßvorrichtungen, welche auch Feinmesser genannt werden, zu regeln. Die Messung oder die Prüfung einer Größe, insbesondere einer äußeren oder inneren Abmessung eines Werkstücks, mit Hilfe einer Vorrichtung der in Frage stehenden Art beruht bekanntlich auf den

ίο Veränderungen des Ausflusses eines permanenten Gases, wie z. B. Druckluft, bei praktisch konstantem Druck, wenn dieses Gas, nachdem es nacheinander eine in der Strömungsrichtung obere und eine in der Strömungsrichtung untere öffnung durchströmt hat, in ein Mittel, z. B, die freie Atmosphäre, austritt, in welchem ebenfalls ein konstanter Druck herrscht, wobei der Querschnitt dieser unteren Öffnung eine Funktion des Wertes der zu messenden Größe ist und die Veränderungen der Ausflußmenge durch eine zwischen der oberen und der unteren öffnung vorgenommene manometrische Messung des durch das Gas bei der Durchströmung dieser unteren öffnung erlittenen Druckverlustes bestimmt werden.

Bisher erhielt man den konstanten Druck von einem genau bestimmten Wert, indem man zwischen der Quelle des komprimierten Gases (Druckluft) und dem Meßgerät eine Druckreduzier- und -regelvorrichtung anordnete, die ein Gefäß enthält, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, in welche ein Rohr taucht, welches an die Zuführungsleitung des Meßgeräts angeschlossen und an seinem freien Ende offen ist. Die Eintauchtiefe des Rohres in der

Flüssigkeit bestimmt den Wert des Druckes des dem Meßgerät gelieferten Gases, und das überschüssige Gas wird in Form von Blasen durch das offene Ende des Rohres und durch die Flüssigkeit des Behälters hindurch abgeführt. Da das Rohr gegenüber dem Behälter eine unveränderliche Stellung einnimmt, hängt der Druck einzig und allein von dem Flüssigkeitsstand ab und bleibt so lange konstant, solange sich dieser Stand nicht ändert. Praktisch muß man

ίο die betreffende Spiegelhöhe häufig wiederherstellen, da ein Teil der Flüssigkeit beständig durch Verdampfung oder durch Mitgerissenwerden durch die Luftblasen verschwindet. Diese Veränderung der Spiegelhöhe verursacht also Schwierigkeiten und kann Meßfehler hervorrufen, wenn man nicht beständig Abhilfe schafft.

Ein einfaches Verfahren zur Konstanthaltung der Spiegelhöhe besteht darin, daß man den Behälter ständig mit Flüssigkeit speist und den Überschuß durch Überfließen oder einen Überlauf ablaufen läßt, doch ist diese Vorsichtsmaßnahme praktisch nicht immer ausführbar.

Die Erfindung hat zum Zweck, hauptsächlich den oben angegebenen Übelständen abzuhelfen, dabei aber die Selbständigkeit des über die betreffende Druckreduzier- und -regelvorrichtung gespeisten Meßgerätes o. dgl. zu wahren.

Sie besteht hauptsächlich darin, daß man den Flüssigkeitsbehälter der Vorrichtungen der betrachteten Art mit einem Hilfsraum in Verbindung setzt, der von einem eine Flüssigkeitsreserve enthaltenden Gefäß durch pneumatische Mitführungsmittel gespeist wird, welche man an die Zuführungsleitung des Gases (Luft) schaltet, dessen Druck man auf einem konstanten Wert reduzieren will, wobei dieser Raum einen Überlauf besitzt, der gleichzeitig die Höhe der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter bestimmt und die über diesen Überlauf abfließende überschüssige Flüssigkeitsmenge in das Reservegefäß zurückführt.

Die Abbildung der Zeichnung zeigt in Seitenansicht (wobei einige Teile in lotrechtem Schnitt dargestellt und gewisse Teile aufgerissen sind) eine erfindungsgemäße Druckreduzier- und -regelvorrichtung, die einen Gebrauchsapparat speist.

Was den Gebrauchsapparat anbetrifft, so kann dieser wie üblich ausgebildet sein. In dem auf der Zeichnung dargestellten Beispiel dient dieser Apparat zur Messung der Höhe eines Teiles 1, der auf einem Tisch 2 ruht und gegen welchen sich ein Taster 3 legt, auf den eine Feder 4 einwirkt. Der Taster 3 ist mit einem Ventil 5 starr verbunden, welches je nach der Höhe des Teiles mehr oder weniger von seinem Sitz abgehoben wird und so einen Zwischenraum 6 (untere öffnung) schafft, durch welchen die Druckluft durch eine Ausflußoffnung 7 in die freie Atmosphäre austreten kann. Die Druckluft wird der Ventilkammer 8 durch ein Rohr 9 zugeführt, welches an einen Raum 10 angeschlossen ist, der durch eine kalibrierte öffnung 11 (obere öffnung) gespeist wird. Der in dem Rohr 9 zwischen der oberen öffnung 11 und der unteren öffnung 6 herrschende Luftdruck, der von dem Durchtrittsquerschnitt der letzteren öffnung 6 und infolgedessen von der Höhe des Teiles 1 abhängt, wird mit Hilfe eines geeigneten Manometers gemessen, z. B. mittels eines Wassermanometers 12, welches mit dem Raum 10 zwischen den öffnungen 6 und 11 in Verbindung steht.

Zur Konstanthaltung des Druckes hat man bereits vorgeschlagen, einen Behälter 13 zu verwenden, der Wasser bis zu einer bestimmten Spiegelhöhe A-A enthält und in welchen ein Rohr 14 eintaucht, welches an die Speiseleitung 15 für die Druckluft vor der öffnung 11 angeschlossen ist, wobei ein Regelhahn 16 die Begrenzung der ausströmenden Menge von Druckluft gestattet. Diese Ausflußmenge wird mit Hilfe einer Folge von Entspannungsdüsen genannten kalibrierten öffnungen 17 gleichmäßig gemacht.

Diese Ausflußmenge muß so groß sein, daß ein leichter Luftüberschuß am Unterteil des Rohres austreten und in Form von Blasen an die Oberfläche der Flüssigkeit steigen kann. Unter diesen Bedingungen herrscht in dem zwischen den Entspannungsdüsen 17 und dem unteren Ende des Rohres liegenden Teil des Rohres 14 ein konstanter Druck, der H cm Wassersäule entspricht, solange die Spiegelhöhe des Wassers sich bei A-A befindet.

Das Manometerrohr 12 kann, falls gewünscht und wie gezeigt, am Unterteil des Behälters 13 angeschlossen werden. Es ist klar, daß die durch das Rohr 9 zu dem Gebrauchsapparat strömende Druckluftmenge eine Funktion dieses Druckes H ist, und die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung dient dazu, diesen Druck auf einem konstanten Wert zu halten.

Hierfür ist an dem unteren Teil des Behälters 13 und außerhalb der Zone des Austritts der überschüssigen Luft durch das untere Ende des Rohres 14 ein Hilfsrohr 19 angeschlossen, welches in der Nähe des konstanten Spiegels A-A in ein kleines Becken 20 mündet, in welchem der Spiegelstand des Wassers offenbar der gleiche ist wie in dem Behälter 13. Ein in geeigneter Höhe angebrachter Überlauf 21 verhindert, daß der Wasserstand höher als A-A werden und daß der Druck in der Kammer 10 den Wert H überschreiten kann.

Das gegebenenfalls überschüssige Wasser fließt durch den Überlauf 21 ab und wird in einem Gefäß 22 aufgefangen, von wo es in der weiter unten ausgeführten Weise in das Becken 20 zurückgeschafft wird, wodurch also ein dauernder Wasserumlauf hergestellt wird.

Die Zurückbeförderung der in dem Gefäß 22 enthaltenen Wasserreserve in das Becken 20, d. h. in den Behälter 13, geschieht folgendermaßen:

Ein Teil der Druckluft wird der Leitung 15 vor der Entspannung entnommen und durchströmt eine Düse 23, bevor er in ein U-förmiges Rohr gelangt, welches zwei Schenkel 24 und 25 aufweist und an seinem Unterteil 26 durch das Reservegefäß 22 mit Wasser gespeist wird.

Eine Düse 28 regelt den Wasserausfluß, und eine Kugel 29, die sich auf ihren Sitz 30 auflegen kann, dient als Ventil. Der in dem Schenkel 24 herr-

sehende Druck der Druckluft treibt das sich am Unterteil 26 des U befindende Wasser durch Blaswirkung in den Schenkel 25 und bringt es so auf die gewünschte Höhe. Dieses Wasser wird dann bei 31 in dem Becken 20 aufgefangen. Das Reservegefäß kann durch einen Wasserstandsanzeiger 32 vervollständigt werden.

Die so ausgebildete Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn der Hahn 16 für die Druckluft geschlossen und der Wasserstand richtig in dem Gefäß 13 eingestellt ist, füllt man das Reservegefäß 12 mit einer beliebigen Wassermenge, die z. B. einer Betriebsdauer von einer Woche entsprechen kann.

Bei der Füllung des Gefäßes 22 hebt die Kugel 29 sich von ihrem Sitz und gestattet dem Wasser, von dem Gefäß 22 nach Durchströmung der Düse 28 in die beiden Rohre 24 und 25 zu gelangen. Der Wasserstand stellt sich dann unter der Berücksichtigung des Gewichts der Kugel 29 in dem Gefäß und in den beiden Rohren 24 und 25 merklich auf die gleiche Höhe ein.

Man öffnet dann den Hahn 16, worauf ein Teil der Druckluft dem normalen Betrieb der Vorrichtung, wie üblich, dient, während der andere Teil nach Durchströmung der Düse 23 einen Druck auf das in dem Rohr 24 befindliche Wasser ausübt und dieses in das Rohr 25 drückt. Man übt so auf die Kugel 29 einen Druck aus, der sie auf ihren Sitz 30 zu drücken sucht und davon herrührt, daß das Wasser in dem Rohr 25 gegenüber der Wassermenge in dem Reservegefäß 22 steigt.

Die Kugel 29 legt sich somit auf ihren Sitz 30 und unterbricht so den Ausfluß des Wassers zu den Rohren 24 und 25. Das Wasser wird in das Rohr 25 gedrückt, bis die Druckluft unten an diesem Rohr 25 ankommt, worauf die Luft in diesem Rohr aufsteigt, und das Wasser nach dem Ausgang 31 drückt, wo es tropfenweise austritt, um in dem Becken 20 aufgefangen zu werden. Wenn der Wasserstand in dem Behälter 13 ungenügend ist, ist er es auch in dem Becken 20, und die austretenden Tropfen dienen zur Füllung bis zur Wiederherstellung des Wasserstandes A-A. Wenn dieser Wasserstand hergestellt oder wiederhergestellt ist, fließt das in dem Becken 20 aufgefangene Wasser sofort durch den Überlauf 21 ab, um in das Gefäß 22 zurückzukehren, worauf das Spiel von neuem beginnt. Einige Punkte bedürfen noch der Erörterung. Auf die Kugel 29 wirken während des Arbeitens zwei entgegengesetzte Drücke: ein Druck, der der Höhendifferenz zwischen der Kugel 29 und dem Wasserstand in dem Gefäß 22 entspricht, und ein entgegengesetzt gerichteter Druck, der von der Wassermenge herrührt, die gerade in dem Rohr 25 aufsteigt.

Der Übertritt des Wassers aus dem Reservegefäß

22 ist nur möglich, wenn der von der Höhendifferenz zwischen der Kugel 29 und dem Wasserstand in dem Reservegefäß 22 herrührende Druck größer als ein Mindestdruck sein kann, z. B. ein Druck von 10 cm Wassersäule (je nach dem Durchmesser der Rohre 24 und 25 und den Abmessungen der Düsen

23 und 28).

Die Kugel 29 hat ferner zum Zweck, zu verhindern, daß, falls der Wasserstand in dem Reservegefäß 22 zu niedrig oder kleiner als der obige Mindestwert wird, die Druckluft, welche zum Durchblasen der Rohre 24 und 25 dienen soll, in dieses Reservegefäß 22 eintreten kann.

Ein auf dem Wasserstandsanzeiger 32 des Reservegefäßes 22 angebrachter Strich gestattet, festzustellen, wann die Wiederauffüllung der Reserve notwendig wird.

Die beschriebene pneumatische Mitnahmevorrichtung könnte durch jede beliebige andere ähnliche Vorrichtung ersetzt werden, z. B. durch eine kleine umlaufende Flügelpumpe oder Zahnradpumpe, welche durch einen Teil der an der Leitung 15 hinter der Entspannungsdüse oder den Entspannungsdüsen entnommenen Druckluft angetrieben wird, oder auch durch ein beliebiges anderes technisch gleichwertiges Mittel.

Man erhält so eine Reduzier- und Regelvorrichtung für den Druck eines komprimierten Gases (Luft), die genau dem zu erreichenden Zweck entspricht und nicht nur zur Speisung von Apparaten zur Messung oder Prüfung einer Größe durch pneumatische Feinmessung dienen kann, sondern auch zur Speisung von anderen Apparaten, bei welchen die Zuführung eines Gases unter einem praktisch oder genau konstanten Druck eine wesentliche oder hauptsächliche Bedingung darstellt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1. Mit einer Flüssigkeit arbeitende Druckreduzier- und -regelvorrichtung, insbesondere zur Regelung des Druckes eines einem Feinmesser zugeführten komprimierten Gases (Luft), dadurch gekennzeichnet, daß sein Flüssigkeitsbehälter (13) mit einem Hilfsbecken (20) in Verbindung steht, welches von einem eine Flüssigkeitsreserve enthaltenden Gefäß (22) aus durch pneumatische Mitnahmemittel gespeist wird, welche an die Zuführungsleitung (15) des Gases (Luft) angeschlossen sind, dessen Druck man auf einem konstanten Wert zu halten wünscht, wobei dieses Becken (20) einen Überlauf (21) besitzt, der gleichzeitig die Flüssigkeitshöhe in dem Behälter (13) bestimmt und die durch diesen Überlauf überlaufende überschüssige Flüssigkeit in das Reservegefäß (22) zurückführt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteil des Behälters (13), welcher die Flüssigkeit enthält, in welche das unten offene Rohr (14) auf eine Länge eintaucht, welche den gewählten Wert des Druckes bestimmt, mit einem Rohr (19) in Verbindung steht, welches in der Nähe der konstanten Spiegelhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter (13) in ein Becken (20) mündet, welches den Überlauf (21) aufweist, der verhindert, daß der Spiegelstand in diesem Behälter (13) und in dem Becken (20) den gewählten Wert übersteigen kann, und somit auch verhindert, daß der Druck

   des Gases im Rohr (14) größer als ein gewünschter Wert werden kann.

   3. \ orrichrung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Förderung zum Becken (20) aus dem Gefäß (22) mit Hilfe eines Teiles des komprimierten Gases betätigt wird, welcher der dieses Gas dem Regler zuführenden Leitung (15) entnommen wird, wobei dieser entnommene Teil des Gases durch ein U förmiges Rohr (24, 25) strömt, dessen einer Schenkel (24) an seinem oberen Ende mit der Leitung (15) verbunden ist, während der andere Schenkel (25) frei in das Becken (20) mündet, wobei der Unterteil dieses U-förmigen Rohres an den Boden des Gefäßes (22) angeschlossen ist, welches die über den Überlauf (21) dieses Bekkens (20) abfließende Flüssigkeit auffängt.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (24) des U-förmigen Rohres, welcher mit der Leitung (15) zur Speisung des Reglers mit Druckgas verbunden ist. an diese Leitung oberhalb der in dieser Leitung angeordneten Entspannungsvorrichtung (17) angeschlossen ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmige Rohr (24, 25) eine kalibrierte öffnung (28) oberhalb der Stelle, wo das mit dem Boden des Gefäßes (22) verbundene Verbindungsstück (27) mündet, aufweist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Boden des Gefäßes (22) mit dem Unterteil des U-förmigen Rohres (24, 25) verbindenden Verbindungsstück (27) eine kalibrierte öffnung (28) angebracht ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Boden des Gefäßes (22) mit dem Unterteil des U-förmigen Rohres (24, 25) verbindenden Verbindungsstück (27) ein Rückschlagventil (29, 30) angebracht ist, welches sich nach diesem Unterteil des U-förmigen Rohres zu öffnet.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (22) einen Wasserstandsanzeiger (32) aufweist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstandsanzeiger (32) eine Marke besitzt, um zu bestimmen, wann die in dem Gefäß (22) enthaltene Flüssigkeitsreserve erneuert werden muß.

   10. Vorrichtung narh Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vom Gefäß (22) zum Becken (20) mittels einer Pumpe gefördert wird.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Rotations- 55« pumpe ist und durch einen Teil des Druckgases angetrieben wird, welcher der Speiseleitung des Reglers entnommen wird.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb der Pumpe 6υ dienende Druckgasleitung an die Speiseleitung des Reglers oberhalb der in dieser Leitung angeordneten Entspannungsvorrichtung (17) angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   140 6.