DE2434607B2 - Vorrichtung zum Konstanthalten eines Unterdruckes in einer Unterdruckanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten eines Unterdruckes im Verhältnis zum Umgebungsdruck in einer mit überschüssiger Förderkapazität arbeitenden Unterdruckanlage, mit einem mit einer Membran verbundenen Luftzuströmventil zum Einlassen von Umgebungsluft in die Unterdruckanlage, wobei die Membran einen Teil der Wände einer Kammer bildet, die derart mit der Unterdruckanlage in Verbindung steht, daß eine Veränderung im Werte des Unterdruckes in der Unterdruckanlage eine Veränderung im Werte des Unterdruckes in dieser Kammer verursacht, wobei die von der Kammer abgewandte Seite der Membran dem Umgebungsdruck in ventilöffnender Richtung ausgesetzt ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise beim Unterdrucksystem von Melkmaschinenanlagen von Interesse, weil es sich gezeigt hat,daß ein veränderliches Unterdruckniveau für die Gesundheit des Euters schädlich ist.

Das Unterdrucksystem bei Melkmaschinenanlagen funktioniert derart, daß eine unterschiedliche Menge von Umgebungsluft in die Zitzenbccheranordnung eintritt, während ein bestimmtes Lufivolumen durch eine Unterdruckpumpe entfernt wird. Um das vorbestimmte Unterdruckniveau aufrechtzuerhalten ist es notwendig, daß die zufließende und die abfließende 1.Liftmenge gleich sind. Die Steuerung des Unterdruckniveaus kann dabei auf zwei verschiedene Weisen vorgenommen werden: 1. Die Förderkapazität der Unterdruckpumpe wird kontinuierlich der zugeführten Luftmenge angepaßt, z. B. durch Steuerung der Drehzahl der Pumpe. 2. Die festeingestellte Förderkapazität der Unterdruckpumpe wird größer gewählt als es der Menge der an den Zitzenbecheranordnungen einströmenden Luft entspricht und gerade eine solche Luftmenge, die der Differenz zwischen der Förderkapazität der Pumpe und der an den Zitzenbecheranordnungen eingelassenen Luft entspricht, wird in jedem Moment dem System durch ein spezielles Ventil zugeführt.

In der Praxis wird das zweite Verfahren verwendet.

Eine entsprechende Vorrichtung ist aus der CH-PS 381914 (= DE-PS 1097 745) bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist eine Membran auf der einen Seite vom Druck der Atmosphäre und auf der anderen Seite von dem am Ende der Milchleitung herrschenden Unter-

M druck beaufschlagt. Ein mit der Membran mitteis einer Stange verbundener Schieber beeinflußt in Abhängigkeit von dem am Ende der Milchleitung herrschenden Unterdruck die Größe des Lufteintrittsquerschnittes am Ende der Unterdruckleitung. Die Stange steht unter Federspannung, so daß die Bewegung des Schiebers im öffnenden Sinne gegen die Federkraft erfdgt. Mittels einer Ränd^lmutter kann durch Vorspannung der Schraubenfeder die Auswölbung der Membran und damit die öffnungsweite der Lufteinlrittsöffnung auf einen gewünschten Ausgangswert eingestellt werden. Bei einer Erhöhung des Unterdruckes am Ende der Milchleitung wölbt sich die Membran weiter nach unten durch. Der mit der Membran verbundene Schieber wird dann ebenfalls nach unten gezogen, wodurch die

^J5 Lufteintrittsöffnung weiter geöffnet wird. Bei einer Verringerung des Unterdruckes geht entsprechend die Auswölbung der Membran zurück und die Lufteintrittsöffnung wird verkleinert. Es soll sich also ein Gleichgewicht einstellen zwischen den auf die Membran wirkenden Druckkräften und der an der Feder mittels der Rändelmutter eingestellten Federkraft. Das in der CH-PS 3 81 914 gezeigte Ventil läßt sich in der Praxis nur sehr schwer realisieren und ist, soweit bekannt, auch nie auf dem Markt erschienen. Der Grund hierfür liegt in dem recht komplizierten Zusammenwirken zwischen der Membran, der Feder und der Gestalt der Lufteinlaßöffnung. Die wirksame Druckfläche der Membran ändert sich, wenn die Membran, verformt wird, und die Größe der Druckfläche ist sowohl von der

⁵⁽¹ Gestalt als auch der Elastizität der Membran abhängig. Außerdem verändert sich die von der Feder erzeugte Kraft infolge der großen Strecke, die der Ventilkörpor zurückzulegen hat. Infolge der dargestellten nachteiligen Ausbildung der in der CH-PS 3 81 914 gezeigten

^M Ventilkonstruktion, die den nächstliegenden Stand der Technik bildet, ergibt sich nur eine sehr geringe Ansprechgenauigkeit.

Eine auf dem Marki häufig vorkommende Konstruktion ist andererseits in der GB-PS 11 05 467 gezeigt.

^h0 Dieses Ventil könnte theoretisch sehr empfindlich gemacht werden, aber dann würde sich eine Schwingungsneigung ergeben, was sich unter anderem daraus ergibt, daß der Ventilkörper zu sehr von der durch das Ventil eintretenden Luft beeinflußt wird.

^h<i Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit des galtungsgemäßen Ventils zu steigern, ohne daß es zu Schwingungscrschuimingcn kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Hilfsventil vorgesehen ist, das einerseits mit der Unterdruckanlage und andererseits mit der Kammer ir; pneumatischer Verbindung steht und vom zu regelrderj Unterdruck in der Unterdruckanlage im öffnenden Sinne und von einer im wesentlichen konstanten Kraft im schließenden Sinne beaufschlagt ist, und daß die Kammer über eine Drosselöffnung mit der Umgebuig' in pneumatischer Verbindung steht. Durch die Wirkung des Hilfsversiils zusammen mit der Drossel wird auf der ι ο Unterdruckseite der Membran, d. h. in der erwähnten Kammer, ein Unterdruck (Steuerdruck) eingestellt, der zwischen dem UntenJruck in der Unterdruckanlage (Arbeitsdruck) und dem Umgebungsdruck liegt. Wenn der Arbeitsdruck auf dem eingestellten Sollwert liegt, d. h. im stationären Zustand, strömt durch das. Luftzuströmventil eine Luftmenge, die gerade der überschüssigen Förderkapazität der Unterdruckanlage entspricht, während durch das Hilfsventil eine Luftmenge strömt, die der an der Drossel eintretenden geringen Luftmenge gleicht. Der Arbeitsdruck und der Steuerdruck liegen also auf den eingestellten Sollwerten. Eine Abweichung des Arbeitsdruckes vom Sollwert führt aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung zu einer Abweichung des Steuerdruckes vom Sollwert, die proportional größer ist als die Abweichung im Arbeitsdruck. Die erfindungsgemäße Lösung stelle somit eine signalverstärkende Einrichtung dar, die auf auftretende Veränderungen im Arbeitsdruck sehr viel empfindlicher reagieren kann als der bekannte Stare! «i der Technik, ohne daß es zu einer Flatterneigung kommt, da die Drossel zusammen mit dem Hilfsventil für die erforderliche Veränderungsgeschwindigkeit des Steuerdruckes sorgt.

Vorzugsweise steht die Kammer durch eine Verbin- i> dungsleitung mit dem Gehäuse des Hilfsventil in Verbindung. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, das Luftzuströmventil und das Hilfsventil als getrennte Einheiten herzustellen.

Vorzugsweise wird die Drosselöffnung ebenso wie ·»» die auf das Hilfsventil wirkende Schließkraft einstellbar gemacht. Auf diese Weise kann bei einer gegebenen Anlage der Arbeitsbereich bzw. das Unterdruckniveau der Anlage einstellbar gemacht werden.

Die Erfindung wird im nachfolgenden genauer 4^r> beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungiforni der Erfindung zeigen.

Fig. I stellt einen senkrechten Schnitt durch das Hilfsventil und die Drosselöffnung dar und ^r>"

Fi g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein mit einer Membran verbundenes Luftzuströmventil.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Gehäuse des Hilfsventil, an dessen Unterseite ein mit einem Gewinde versehener Halter 2 vorgesehen ist, der '>^r> mit dem nicht dargestellten Unterdrucksystem verbunden werden kann. In dem Halter ist eine konische Ventilsitzoberfläche 3 vorgesehen, die mit einem sphärisch ausgebildeten Ventilkörper 4 zusammenwirkt. Der letztere besitzt eine Spindel 5, die mit einem sehr t>o geringen Spiel 6 durch einen zylindrischen Teil der Veniilsitzoberfläche hindurchragt. Die Ventilspindel wird durch eine Feder 7 nach oben gezogen, die in einer Ventilvorspannvorrichtung 8 aufgehängt ist. Letztere ist ihrerseits an der Oberfläche des Hilfsventilgchiiuscs tv'> mittels Schrauben 9 befestigt, die in die Vorspannvorrichtung 8 eingeschraubt sind. Außerdem ist ein Nadelventil 10 vorgesehen, das durch eine Si-hraiihhi-wegung die Drosseiöffnung 11 einstellbar beeinflussen kann. Eine Luftzuströnöffnung IZ die in der Wand des Gehäuses des Hilfsventil vorgesehen ist, steht mit dem Nade.'ventil in Verbindung und wird durch ein Luftfilter 13 abgedeckt. Dieses Filter, das abnehmbar ist, sitzt in einem Halter 14. Das Innere des Gehäuses des Hilfsventil ist über eine Verbindungsleitung 15 mit einer Kammer 16 in dem oberen Teil des Luftzuströmventils verbunden, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist Diese Kammer wird begrenzt durch eine Art Abdeckung 17 und eine Membran 18. Letztere ist mittels Schrauben 19 zwischen der Abdeckung 17 und dem ringförmigen Zwischenstück 20 eingeklemmt. Ein im wesentlichen konisches Teil 21 ist mittels eines Bajonettverschlusses an dem Zwischenstück 20 befestigt- Schlitze 22 sind in der Wand des konischen Teiles vorgesehen und dienen als Zuströmöffnungen für Umgebungsluft in das Innere des Teiles 21. Letzteres weist einen mit einem Gewinde versehenen Halter 23 auf, der mit dem gleichen Unterdrucksystem verbunden ist wie das Hilfsventil. Eine Hülse 24, die in ihrem oberen Teil leicht konisch ist, ragt von dem Halter 23 aus nach oben auf. Die Hülse ist oben geschlossen, besitzt aber in ihrem konischen Teil Löcher 25, die radial orientiert sind. In der geschlossenen Stellung des Ventils sind die Löcher 25 durch eine andere Hülse 26 geschlossen. Die beiden Hülsen sind koaxial zueinander und die Innenseite der Hülse 26 weist im Bereich der Löcher 25 die gleiche Konizität auf wie die Außenseite der Hülse 24. Die Hülse 26 ist oben offen und hat in der gleichen Weise eine seitliche Öffnung 27. Ein Stift 28 verbindet die Membran 18 mit dem oberen Teil der Hülse 26. Infolge der Vorspannung der Membran 18 strebt letztere danach, die Hülse 26 nach unten in die Schließstellung zu drängen. Der Stift 28 ist mit Bezug auf die Hülse 26 gelenkig gelagert, und /war dadurch, daß er an seinem unteren Ende eine Bohrung 29 aufweist, die quer durch den Stift und nach außen in Richtung auf beide Enden konisch verläuft und einen Stift 30 mit Spiel umgibt, der seinerseits am oberen Ende der Hülse 26 befestigt ist.

Die Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:
Das Unterdruckniveau, das in dem Unterdrucksystem aufrechterhalten werden soll, wird durch eine entsprechende Einstellung der Zugspannung der Feder 7 eingestellt, was durch Drehen der Schraube 9 stattfindet. Die Luftzuströmung in das Gehäuse des Hilfsventils wird gesteuert durch das Nadelventil 10, und zwar je nach der örtlichen Ausbildung des Unterdrucks. Eine Abdichtplatte la vermeidet ein unsachgemäßes Betätigen der Schraube 9 sowie des Nadelventils 10, nachdem diese Elemente richtig eingestellt worden sind. Unter normalen Betriebsbedingungen, d. h. im stationären Zustand wird die gesamte durch das Nadelventil eintretende Luft am Hilfsventil 3 bis 6 abgesogen. Falls sich das Unterdruckniveau in dem Unterdrucksystem vergrößert, wird der Ventilkörper 4 nach unten gezogen, und das vergrößerte Unterdruckniveau pflanzt sich durch die Verbindungsleitung 15 fort bis zur Kammer 16. Die Membran 18 wird angehoben und deckt dadurch in entsprechendem Maße die Löcher 25 ab. Luft fließt dann in zunehmendem Maße in die Löcher, und zwar teilweise von oben durch das obere Ende der Hülse 26 und teilweise durch die seitliche öffnung 27 der Hülse. Das Zuströmen von Luft in das Unterdrucksystem über den Halter 23 stellt das Unterdruckniveau wieder her, und /war eingestellt durch die Feder 7.

Infolge der Beweglichkeit der Verbindungsstelle 29,

30 in verschiedene Richtungen ist die Hülse 26 selbstzentrierend in Beziehung auf die Hülse 24; demzufolge ist vermieden, daß die Hülsen 24 und 26 bei Bewegungen der Membran aneinander haften.

Die Vorrichtung kann nicht nur zum Aufrechterhalten

eines konstanten Unterdruckniveaus im Verhältnis zum Umgebungsdruck sondern auch zum Aufrechterhalten einer konstanten Differenz zwischen einem niedrigeren und einem höheren Unterdruck verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Konstanthalten eines Unterdruckes im Verhältnis zum Umgebungsdruck in einer mit überschüssiger Förderkapazität arbeitenden Unterdruckanlage, mit einem mit einer Membran verbundenen Luftzuströmventil zum Einlassen von Umgebungsluft in die Unterdruckanlage, wobei die Membran einen Teil der Wände einer Kammer bildet, die derart mit der Unterdruckanlage in Verbindung steht, daß eine Veränderung im Werte des Unterdruckes in der Unterdruckanlage eine Veränderung im Werte des Unterdruckes in dieser Kammer verursacht, wobei die von der Kammer abgewandte Seite der Membran dem Umgebungsdruck in ventilöffnender Richtung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsventil (3 bis 6) vorgesehen ist, das einerseits mit der Unterdruckanlage und andererseits mit der Kammer (16) in pneumatischer Verbindung steht und vom zu regelnden Unterdruck in der '«Jn:e^rdruckanlage im öffnenden Sinne und von einer i.n wesentlichen konstanten Kraft (7) im schließenden Sinne beaufschlagt ist, und daß die Kammer über eine Drosselöffnung (11) mit der Umgebung in pneumatischer Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (16) durch eine Verbindungsleitung (15) mit dem Gehäuse (1) des Hilfsventils (3 bis 6) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (II) ein stellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Hilfsventil (3 bis 6) wirkende Schließkraft (7) einstellbar ist.