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Druckwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler zur Verstärkung
eines zu niedrigen Strömungsmitteleingangsdruckkes in einen höheren Strömungsmittelausgangsdruck,
wobei eine den Ausgangsdruck liefernde Ausgangskammer mit einem ersten, doppeltwirkenden
Ventilglied und eine Steuerkammer mit einem zweiten Ventilglied vorgesehen sind,
ferner das erste Ventilglied von Strömungsmitteldruck in der St-euerkammer beaufschlagt
ist und, davon gesteuert, die Ausgangs kammer mit einer Strömungsmittelhochdruckquelle
bzw. einer Rücklaufleitung verbindet, während das zweite Ventilglied vom Eingangsdruck
beaufschlagt ist und, gesteuert davon, die Verbindung zwischen der mit der Strömungsmittelhochdruckquelle
über einen Kanal im ersten Ventil glied kommunizierenden Steuerkammer und einer
Rücklaufleitung öffnet bzw. sperrt.
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Derartige Wandler dienen insbesondere als fluidischpneumatische Wandler,
um einen niedrigen, pneumatischen Fluiddruck in einen für pneumatische Steuersysteme
geeigneten Luftdruck umzuwandeln. Die hohe Änsprechempfindlicii
keit
erlaubt die Kopplung solcher Wandler mit benannten Strömungselementen einerseits,
während sie andererseits zur Steuerung pneumatischer Zylinder ode als vorsteuerungsgerät
für pneumatische Kolbenventile bzw. hydraulische Geräte beispielsweise eingesetzt
werden können.
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Wandler der eingangs angegebenen Art sind bekannt.
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Dabei sind Ausganskammer und Steuerkammer sowie das erste und zweite
Ventilglied koaxial zueinander in einem Gehäuse angeordnet, ferner ist das erste,
doppeltwirkende Ventilglied über eine flexible Membran in Gehäuse gehalten, welche
die Ausgangskammer von der Steuerkamme.r trennt. Die f,teuerkammer steht über einen
Kanal in ersten Ventilglied mit einer Strömungsmittelhochdruckquelle in Verbindung,
außerdem über eine zu diesen Ventilglied koaxiale Düse mit einer Rücklaufleitung,
welche ebenso wie die der Ausgangskammer zv.geordnete Rücklauf].eitung im Falle
eines fluidisch-pneumatischen Wandlers in die freie Atmosphare führt. Vor der besagten
Düse der Steuerkammer ist das plattenförmige, zweite Ventilglied angeordnet, gehalten
von einer zweiten flexiblen, in dem Gehäuse eingespannten Membran. In den der Düse
abgewandten Raum zwischen dieser Membran und dem Gehäuse mündet eine Zufuhrleitiuig
für das Ströinungsmittel mit den niedrigen Eingangsdruck.
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In Ruhestellung des zweiten Ventilgliedes, d. h.
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bei fehlendem Eingangsdruck, gibt das zweite Ventilglied die zugehörige
Düse frei, so daß die Steuerkammer mit der zugehörigen Rücklaufleitung bzw. der
freien Atmosphäre verbunden ist. Der Strömungsmitteldruck auf der der ateuerkammer
abgewandten Seite der Membran des zweiten Ventilgliedes, herrührend von der Strömungsmittelhochdruckquelle,
an welche der Wandler angeschlossen ist, belastet das zweite Ventilglied
dann
auf die Steuerkammer zu, so daß die Ausgangskammer von der zugehörigen Rücklaufleitung
bzw. der freien Atmosphäre abgesperrt und mit der Strömungsmittelhochdruckquelle
verbunden ist. Wird das erste, plattenförmige Ventilglied von dem Strömungsmittel
mit niedrigem Eingangsdruck beaufschlagt, dann schließt es die Düse der Steuerkammer,
so daß sich darin mittels des über den Kanal im ersten Ven-t ilglied zuströmenden
Strömungsmittels ein höherer Druck aufbaut. Dies hat zur Folge, daß das zweite Ventilglied
umschaltet, dX h. vo-n der Steuerkammer eg bewegt wird, so daß die Ausgangskammer
nunmehr von der Strömungsmittelhochdruckquelle abgesperrt und mit der zugehörigen
Rücklaufleitung bzw.
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der freien Atmosphäre verbunden ist; Nachteilig bei diesem bekannten
Waudler ist es, daß zumindest in der vorstehend geschilderten ersten Stellung der
beiden Ventilglieder ständig Strömungsmittel von der Strömungsmittelhochdruckquelle
durch den Kanal im ersten Ventilglied, die Steuerkammer und deren Düse in die zugehörige
Rücklaufleitung bzw. in die freie Atmosphäre strömt.
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Der Wandler ist daher mit einem relativ hohen Strömungsmittelverbrauch
behaftet, der bei einem fluidisch-pneumatischen Wandler für einen Arbeits- bzw.
Ausgangsdruck zwischen 2 bis 10 atü und einen Steuer- bzw. Eingangsdruck kleiner
als 6 in bar bei einem Ausgangsdruck von 5 atü bzw kleiner als 10 m bar bei einem
Ausgangsdruck von 10 atü mit einem Durchgang von etwa 4 ittn etwa 2,6 1/min beispielsweise
betragen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wandler der eingangs angegebenen
Art zu schaffen, bei dem keinerlei Strömungsmittelverbrauch gegeben ist.
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Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das zweite Ventilglied
zwischen den Kanal ipi ersten Ventilglied und einem zur Steuerkammerrücklaufleitung
führenden Kanal angeordnet und zum wechselweisen Verschließen diesen beiden Kanäle
doppcltwirlpiend ausgebildet ist.
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Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei einfachstein Aufbau in
jeder Stellung der beiden Ventilglieder keine Verbindung zwischen Strömungsmittelhochdruckquelle,
an welche der Wandler angeschlossen ist, und der Rücklaufleitung der Steuerkammer
gegeben ist, also kein ständiger Strc,-mungsmittelabfluß auftritt.
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In weiterer Vervollkommnung der Erfindung ist eine solche Anordnung
des zweiten Ventilgliedes vorgesehen, daß es in Ruhestellung, d. h. bei fehlendem
Eingangsruck, den Kanal zur Steuerkammerrücklaufleitung schließt, während der Kanal
im ersten Ventilglied geöffnet ist.
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Vorteilhafterweise ist veiterhin eine solche Anordnung der von der
Ausgangskammer zu deren Rücklaufleitung bzw. zur Strömungsmittelhochdruckquelle
führenden Kanäle vorgesehen, daß in Ruhestellung des zweiten Ventilgliedes die Ausgangskammer
durch das erste Ventilglied von dem zur Strömungsmittelhochdruckquelle fürjrend
en Kanal abgesperrt und mit dem zur Rücklaufleitung führenden Kanal verbunden ist.
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Nachstehend ist eine Ausführungsform des erfindung gemäßen Wandlers
an Hand der Zeicrnung beispielsweise beschieben, deien einzige Figur einen Längsschnitt
dadurch zeigt.
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In einem Gehäuse 1 sind ein erstes.Ventilglied 2 und ein zweites
Ventilglied 3 axial beweglich angeordnet, jeweils gehalten von einer in dem Gehäuse
1 eingespannten, flexiblen Membran 4 bzw. 5.
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Das erste Ventil glied 2 ist einer Ausganskammer 6 zugeordnet, das
zweite Ventilglied 3 einer Steuerkammer 7. Beide Ventilglieder 2 und 3 sind jeweils
doppeltwirkend ausgebildet und mit zwei konischen Verschlußflächen 8 versehen.
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Die Ausgangskammer 6 steht ständig mit einem Anschluß 9 in Verbindung,
an welchem eine zu einem Verbr«ucher führende Leitung anbringbar ist, um den in
der Ausgangskammer 6 erzeugten Strömungsmittelausgangsdruck weiter zu leiten. Weiterhin
sind beiderseits der Ausgangskammer 6 bzw. der beiden Verschlußflächen b vom Ventilglied
2 zwei Kanäle 10 und 11 vorgesehen, welche zu einem Anschluß 12 bzw. 13 führen.
An dem Anschluß 12 ist eine zu einer Strömungsmittelhochdruckquelle fuhrende Leitung
anbringbar, am Anschluß 13 eine Rücklaufleitung, welche j jedoch auch fehlen kann,
so daß der Anschluß 13 unmittelbar in die freie Atmosphäre mündet.
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In die Steuerkammer 7 mündet einerseits ein Kanal 14 im ersten Ventilglied
2, der mit dem Kanal 10 kommuniziert. Andererseits mündet in die Steuerkammer 7
ein Eanal 15, welcher mit einem Anschluß 16 für eine Rücklaufleitung kommuniziert,
die Jedoch auch fehlen kann, so daß der Anschluß 16 unmittelbar in die freie Atmosphäre
mündet.
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In den Raum 17 zwischen Gehäuse 1 und Membran 5 auf deren der Steuerkammer
7 abgewandten Seite mündet ein
Anschluß 18 fiir die Zufuhr von Strömungsmittel
mit dem niedrigen Eingangsdruck.
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Der Wandler funktioniert folgendermaßen. In der in der Zeichnung
wiedergegebenen Stellung der Ventilglieder 2 und 3, in welcher im Rauin 17 im wesentlichen
kein Strömungsmitteldruck vorliegt, sich das Ventilglied 3 also in Ruhestellung
befindet, schließt es mit der in der Zeichnung oberen Verschlußfläche 3 den Kanal
15 ab, während der Kanal 14 geöffnet ist. ))ie Steuerkammer 7 ist also vom Kanal
15 und dem RücKlaulleitungsarlschluß 16 abgesperrt, kommuniziert jedoch über die
Kanäle 14 und 10 mit dem Anschluß 12, so daß die Steuerkammer 7 mit den voll der
Strömungsmittelhochdruckquelle, welche an den Anschluß 12 angeschlossen ist, gelieferten
Strömungsmittel beaufschlagt ist, also in der Steuerkammer 7 ein relativ hoher Druck
aufgebaut ist. Dies hat z11r Folge, daß das Ventilglied 2 von der Steuerkammer 7
weg belastet wird und mit der in der Zeichnung oberen Verschlußfläche 8 gegen den
zugehörigen Sitz an Gehäuse 1 gedrückt ist, so daß die Ausgangskammer 6 los Kanal
10 und dem Anschluß 12 abgesperrt ist, somit auch von der Strömungsmittelhochdruckquelle.
Dagegen kommuniziert die Ausgangskammer 6 über den Kanal 11 mit dem Anschluß 13,
d. h. der zugehörigen Rücklaufleitung bzw. der freien Atmosphäre.
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Wird der Raum 17 über den Anschluß 18 von Strömungsmittel mit niedrigem
Eingangsdruck beaufschlagt, dann bewegt sich das zweite Ventilglied 3 aus der in
der Zeichnung wiedergegebenen Ruhestellung nach unten, um den Kanal 14 im ersten
Ventilglied 2 zu verschließen und den Kanal 15 zu öffnen, so daß das in der Steuerkammer
7 enthaltene Strömu.ngsmittel zum Rücklaufleitungsanschluß 16 abfließen kann. Dies
hat zur Folge, daß das Verschlußglied 2 auf Grund des Strömungsmitteldruckes
auf
der der Steuerkammer 7 abgewandten Seite der Membran 4 aus der in der Zeichnung
wiedergegebenen Stellung nach oben verschoben wird, so daß dessen untere Verschlußflächc
3 am zugehörigen Sitz des Gebrnises 1 anliegt, während die obere Verschlußfläche
8 abhebt. Die Ausgangskammer 6 wird also vom Kanal 11 und dem Anschluß 13 bzw. der
daran angeschlossenen Rücklaufleitung oder der freien Atmosphäre abgesperrt und
stattdessen mit dem Kanal 10 und dem Anschluß 12 bzw. der damit verbundenen Strömungsmit
telhochdruckquelle verbunden.
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In Reiner der beiden geschilderten Stellungen ist eine Verbindung
zwischen den Anschlüssen 12 und 16 gegeben, da das zweite Ventilglied 3 entweder
mit der in der Zeichnillig oberen Verschlußfläche 8 den Kanal 15 oder mit der unteren
Verschlußfläche 8 den Kanal 14 verschließt. Es ist also wirksam verhindert, daß
ein Teil des von der mit des Anschluß 12 verbundenen Strömungsmittelhochdruckquelle
gelieferten Strömungsmittels ständig ungenutzt abfließt. Der Wandler arbeitet also
ohne Strömungsmittelverbrauch.
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Der Wandler wird vorzugsweise als fluidisch-pneumatischer Wandler
eingestzt. Dabei wird der Raum 17 über den Anschluß 18 mit Niederdrucksteuerluft
beaufschlagt und der Anschluß 12 mit eiener geeigneten Druckluftquelle verbunden.
Die Anschlüsse 13 und 16 können unmittelbar in die freie Atmosphäre münden.