DE4438293A1 - Membrane motor servo valve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Membranmotor gemäß dem Oberbe griff des Anspruches 1.The invention relates to a diaphragm motor according to the Oberbe handle of claim 1.
Ein solcher ist in der DE 36 37 068 C2 offenbart. Bei ihm ist der Stellungsgeber insgesamt auf einer mit der Membran des Motors verbundenen Platte angeordnet und damit schwer zugänglich, wenn der Membranmotor insgesamt gekapselt ist.Such is disclosed in DE 36 37 068 C2. With him is the overall position transmitter on one with the membrane of the motor connected plate arranged and thus heavy accessible if the membrane motor is encapsulated is.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Membranmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß der Stellungsgeber einfach ausgetauscht werden kann, trotzdem aber ein zuverlässiges und störungsfreies Arbeiten über lange Zeiträume hinweg gewährleistet ist.A membrane motor is intended by the present invention further developed according to the preamble of claim 1 be that the positioner can be easily replaced can, but still a reliable and trouble-free Working over long periods is guaranteed.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Membranmotor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by a Membrane motor with the features specified in claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter ansprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in Unter claims specified.
Bei einem Membranmotor gemäß Anspruch 2 stellt das dichte Gebergehäuse strömungsmäßig eine Erweiterung des benach barten Arbeitsraumes des Membranmotors dar. Über die kommu nizierenden Öffnungen in den benachbarten Stirnwänden von Motorgehäuse und Gebergehäuse wird bei den Druck-Wechsel belastungen des Arbeitsraumes Arbeitsfluid, in der Regel Luft, ausgetauscht. Damit ist der Eingangsstößel des Stellungsgebers bei jeder Stellungsänderung des Membran motors von Arbeitsfluid umspült, und hierdurch werden sich etwa in der Nachbarschaft des Eingangsstößels ansam melnde Verunreinigungen weggetragen, insbesondere von der Oberfläche des Eingangsstößels weggeblasen.In a diaphragm motor according to claim 2, the tight Flow sensor housing an extension of the neighboring beard working space of the diaphragm motor. About the commu nic openings in the adjacent end walls of Motor housing and encoder housing will change during the pressure Loads on the working space, usually working fluid Air, exchanged. This is the input plunger of the Position transmitter with every change of position of the membrane motors washed by working fluid, and thereby gathered around in the neighborhood of the entrance plunger Removing contaminants, especially from the Blown away the surface of the input plunger.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß man einerseits den schon oben angesprochenen Spüleffekt hat, andererseits aber auch eine gute radiale Führung des Stellungsgeber-Eingangsstößels gewährleistet ist.With the development of the invention according to claim 3 achieved that on the one hand the one already mentioned above Has a rinsing effect, but also a good radial one Guidance of the position sensor input plunger guaranteed is.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist im Hinblick auf ein einfaches Anbringen der Führungshülse an der Stoßstelle zwischen Motorgehäuse und Gebergehäuse von Vorteil.The development of the invention according to claim 4 is in With a view to easy attachment of the guide sleeve at the joint between the motor housing and encoder housing advantageous.
Dabei ist dann gemäß Anspruch 5 gewährleistet, daß durch die Randwand der Haltehülse keine Verwirbelung des Arbeits fluids erfolgt.It is then ensured according to claim 5 that by the edge wall of the holding sleeve does not swirl the work fluid takes place.
Bei einem Membranmotor gemäß Anspruch 6 hat man eine beson ders intensive Spülwirkung in der Umgebung des Stellungs geber-Eingangsstößels, da das Zuführen und Abführen des Arbeitsfluids zum Arbeitsraum des Membranmotors in unmit telbarer Nachbarschaft des Stellungsgeber-Eingangsstößels erfolgt.In a diaphragm motor according to claim 6 you have a particular intensive flushing effect in the vicinity of the position encoder input tappet, since the feeding and removal of the Working fluids to the working area of the diaphragm motor in immediately direct vicinity of the position sensor input tappet he follows.
Gemäß Anspruch 10 erhält man einen in sich autarken und kompakt bauenden, sich auf die jeweils gewünschte Ist stellung einregelnden Membranmotor.According to claim 10 you get a self-sufficient and compact building, based on the desired actual position regulating diaphragm motor.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will now be further elucidated with reference to the following play explained with reference to the drawing. In this show:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Regelventil in dessen Längsmittelebene; Fig. 1 shows a section through a control valve in the longitudinal central plane;
Fig. 2 einen Schnitt durch das Regelventil nach Fig. 2 in einer transversalen Ebene; FIG. 2 shows a section through the control valve according to FIG. 2 in a transverse plane;
Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch ein abgewandel tes Regelventil; Figure 3 is a partial axial section through a modified control valve.
Fig. 4 einen axialen Teilschnitt durch ein weiter abge wandeltes Regelventil; Figure 4 is a partial axial section through a further modified control valve.
Fig. 5 eine ähnliche Schnittansicht wie Fig. 4, in welcher ein weiter abgewandeltes Regelventil gezeigt ist; und FIG. 5 is a sectional view similar to FIG. 4, in which a further modified control valve is shown; and
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen abgewandelten Stellungsgeber für ein Regelventil. Fig. 6 shows a longitudinal section through a modified position transmitter for a control valve.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Ventilgehäuse bezeichnet, welches einen Einlaßkanal 12, einen Auslaßkanal 14 und einen dazwi schenliegenden Ventilsitz 16 aufweist. Mit letzterem arbei tet ein Ventilkegel 18 zusammen, der von einer Ventilspin del 20 getragen ist.In Fig. 1, 10 denotes a valve housing which has an inlet channel 12 , an outlet channel 14 and an intermediate valve seat 16 . With the latter tet works a valve cone 18 , which is carried by a Ventilspin del 20 .
Die Ventilspindel 20 trägt am in Fig. 1 obenliegenden Ende eine kleine Membranscheibe 22 sowie eine große Membran scheibe 24. Zwischen den beiden Membranscheiben 22, 24 ist eine Membran 26 eingespannt, deren Rand zwischen einem becherförmigen unteren Gehäuseteil 28 und einem hierzu im wesentlichen symmetrischen becherförmigen oberen Ge häuseteil 30 eingespannt ist. Zwischen der Unterseite des oberen Gehäuseteiles 30 und der Oberseite der Membran scheibe 24 sind Schraubenfedern 32 angeordnet, durch welche der Ventilkegel 18 in die Schließstellung vorgespannt ist.The valve spindle 20 carries a small membrane disk 22 and a large membrane disk 24 at the top in FIG. 1. Between the two membrane disks 22 , 24 , a membrane 26 is clamped, the edge of which is clamped between a cup-shaped lower housing part 28 and a cup part 30 which is substantially symmetrical with respect to the cup 30 . Between the underside of the upper housing part 30 and the top of the membrane disc 24 , coil springs 32 are arranged, through which the valve cone 18 is biased into the closed position.
Die Membran 26 begrenzt zusammen mit dem unteren Gehäuse teil 28 einen Arbeitsraum 34, der über eine in der Boden wand des Gehäuseteiles 28 vorgesehene Öffnung 36 mit Druck beaufschlagt bzw. druckentlastet werden kann, um den Ventilkegel 18 in eine gewünschte bestimmte Stellung zu bewegen und dort zu halten.The membrane 26 together with the lower housing part 28 defines a working space 34 which can be pressurized or depressurized via an opening 36 provided in the bottom wall of the housing part 28 to move the valve cone 18 into a desired specific position and there to keep.
An die Unterseite des Gehäuseteiles 28 ist ein Geberge häuse 38 dicht angesetzt, welches in seiner oberen Wand eine mit der Öffnung 36 fluchtende und mit dieser kommu nizierende Öffnung 40 aufweist.On the underside of the housing part 28 , a Geberge housing 38 is tightly attached, which has in its upper wall an aligned with the opening 36 and communicating with this opening 40 .
Eine erste Anschlußöffnung 42 des Gebergehäuses 38 ist mit einer Druckluftquelle verbindbar, eine zweite An schlußöffnung 44 führt zur Umgebungsatmosphäre. Eine sche matisch bei 46 gezeichnete Regeleinheit steuert ein normalerweise geschlossenes erstes 2/2-Magnetventil 48, über welches die erste Anschlußöffnung 42 über eine einstell bare Drossel 50 mit dem Innenraum des Gebergehäuses 38 und damit dem Arbeitsraum 34 verbindbar ist. Durch die Regeleinheit 46 wird ferner ein zweites 2/2-Magnetventil 52 gesteuert, durch welches der Arbeitsraum 34 über eine zweite einstellbare Drossel 53 mit der zweiten Anschluß öffnung 44 verbindbar und damit druckentlastbar ist.A first connection opening 42 of the encoder housing 38 can be connected to a compressed air source, a second connection opening 44 leads to the ambient atmosphere. A cal matically drawn at 46 control unit controls a normally closed first 2/2-way solenoid valve 48 , via which the first connection opening 42 can be connected via an adjustable throttle 50 to the interior of the transmitter housing 38 and thus the working space 34 . The control unit 46 also controls a second 2/2-way solenoid valve 52 , through which the working space 34 can be connected to the second connection opening 44 via a second adjustable throttle 53 and can thus be relieved of pressure.
Ein Istwerteingang der Regeleinheit 46 ist mit einem Po tentiometer 54 verbunden, dessen Stellwelle ein Ritzel 56 trägt. Letzteres kämmt mit einem als Zahnstange ausgebil deten Eingangsstößel 58, der an seinem oberen Ende mit einem tellerförmigen Kopfabschnitt 60 versehen ist. Letzterer liegt an der Unterseite der Membran 26 an. Der Eingangsstößel 58 ist in einer Führungshülse 62 geführt, die über radiale Stege 64 mit einer Haltehülse 66 verbunden ist. Letztere ist bündig in die Öffnungen 36 und 40 eingesetzt. Zur Abdichtung des Durchganges zwischen dem Arbeitsraum 34 und dem Gebergehäuse 38 nach außen ist auf der Außenseite der Haltehülse 66 ein O-Ring 68 vorgesehen, der unter Spannung gesetzt wird, wenn das Gebergehäuse 38 mittels einer Schraube 70 fest gegen die Unterseite des Gehäuseteiles 28 geschraubt wird.An actual value input of the control unit 46 is connected to a potentiometer 54 , the actuating shaft of which carries a pinion 56 . The latter meshes with an input plunger 58 designed as a rack, which is provided at its upper end with a plate-shaped head section 60 . The latter rests on the underside of the membrane 26 . The input plunger 58 is guided in a guide sleeve 62 , which is connected to a holding sleeve 66 via radial webs 64 . The latter is inserted flush into the openings 36 and 40 . To seal the passage between the working space 34 and the encoder housing 38 to the outside, an O-ring 68 is provided on the outside of the holding sleeve 66 , which is put under tension when the encoder housing 38 is screwed tightly against the underside of the housing part 28 by means of a screw 70 becomes.
Auf die Stellwelle des Potentiometers 54 arbeitet eine Nachführfeder 71 in Form eine Spiralfeder, die so vorge spannt ist, daß der Eingangsstößel 58 der Bewegung der Membran 26 über den gesamten Hub der Ventilspindel 20 nachgefahren wird.On the adjusting shaft of the potentiometer 54 , a tracking spring 71 works in the form of a spiral spring, which is pre-tensioned so that the input plunger 58 of the movement of the membrane 26 is traced over the entire stroke of the valve spindle 20 .
Auf die Außenseite des Gebergehäuses 38 ist eine Sollwert eingabe 72 aufgesetzt, die über eine druckdichte Durchfüh rung 74 mit einem Sollwerteingang der Regeleinheit 46 verbunden ist.On the outside of the encoder housing 38 , a setpoint input 72 is placed, which is connected via a pressure-tight bushing 74 to a setpoint input of the control unit 46 .
Der oben beschriebene Membranmotor arbeitet folgendermaßen:
An der Sollwerteingabe 72 wird die gewünschte Durchflußrate
des Ventils eingestellt. Die Regeleinheit 46 vergleicht
laufend das der Ist-Stellung der Ventilspindel 20 entspre
chende Ausgangssignal des Potentiometers 54 mit dem Aus
gangssignal der Sollwerteingabe 72 und öffnet das Magnet
ventil 48, wenn der Ventilkegel 18 sich noch zu nahe am
Ventilsitz 16 befindet, und öffnet das Magnetventil 52,
wenn der Ventilkegel 18 zu weit vom Ventilsitz 16 entfernt
ist.The membrane motor described above works as follows:
The desired flow rate of the valve is set at the setpoint input 72 . The control unit 46 continuously compares the output signal of the potentiometer 54 corresponding to the actual position of the valve spindle 20 with the output signal from the setpoint input 72 and opens the solenoid valve 48 when the valve cone 18 is still too close to the valve seat 16 and opens the solenoid valve 52 if the valve plug 18 is too far from the valve seat 16 .
Die dem Arbeitsraum 34 zugeführten Druckluftmengen und die aus dem Arbeitsraum 34 abgeführten Luftmengen strömen in unmittelbarer Nachbarschaft der Führungshülse 62 vorbei und blasen so etwaige Verunreinigungen, die sich auf der Oberfläche des Eingangsstößels 58 angesammelt haben, weg, so daß derartige Verunreinigungen die Leichtgängigkeit des durch das Potentiometer 54, den Eingangsstößel 58 und die Spiralfeder 59 gebildeten, insgesamt mit 76 bezeichneten Stellungsgebers nicht beeinträchtigt. Auch sind die be weglichen Teile des Stellungsgebers nur aufbereiteter Luft ausgesetzt, wie sie von der Druckluftquelle bereit gestellt werden. Derartige Luft ist insbesondere entstaubt und weist keine hohe Feuchtigkeit auf.The amounts of compressed air supplied to the working space 34 and the amounts of air discharged from the working space 34 flow past in the immediate vicinity of the guide sleeve 62 and thus blow away any contaminants that have accumulated on the surface of the input plunger 58 , so that such contaminants make the flow easier Potentiometer 54 , the input plunger 58 and the spiral spring 59 formed, altogether designated 76 position transmitter not affected. Also, the moving parts of the position transmitter are only exposed to conditioned air as provided by the compressed air source. Such air is particularly dust-free and does not have a high level of moisture.
Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind Ventilteile, die funktional unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 schon erläuterten Teilen entsprechen, wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Ventil teile brauchen nachstehend nicht nochmals im einzelnen beschrieben zu werden.In the modified exemplary embodiment according to FIG. 3, valve parts which correspond functionally to parts already explained with reference to FIGS. 1 and 2 are again provided with the same reference numerals. These valve parts do not need to be described again in detail below.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist anstelle eines Potentiometers 54 mit Stellwelle ein lineares Potentio meter vorgesehen, und der Eingangsstößel 58 ist direkt mit dem Schleifer des Potentiometers 54 verbunden. Die Magnetventile 48 und 52 sind dicht auf die Außenseite des Gebergehäuses 38 aufgesetzt. Anstelle einer Spiralfeder ist eine Schraubenfeder als Nachführfeder 71 vorgesehen, um den Stößel 58 in Anlage an die Unterseite der Membran 26 vorzuspannen.In the embodiment of FIG. 3, a linear potentiometer is provided instead of a potentiometer 54 with actuating shaft, and the input plunger 58 is connected directly to the wiper of the potentiometer 54 . The solenoid valves 48 and 52 are placed tightly on the outside of the transmitter housing 38 . Instead of a spiral spring, a helical spring is provided as a tracking spring 71 in order to bias the plunger 58 against the underside of the membrane 26 .
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht weitgehend demjenigen nach der Fig. 3 mit der Maßgabe, daß der Stel lungsgeber 76 nun mit der Oberseite der Membranscheibe 24 zusammenarbeitet. Das Gebergehäuse 38 befindet sich im Inneren desjenigen Raumes, der von einer der Schrauben federn 32 eingenommen wird.The embodiment of FIG. 4 largely corresponds to that of FIG. 3 with the proviso that the position sensor 76 now cooperates with the top of the membrane disc 24 . The encoder housing 38 is located in the interior of the space which is taken up by one of the coil springs 32 .
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann der Membranmotor ein doppeltwirkender Membranmotor sein, wobei über in Fig. 4 nicht gezeigte anderweitig angeordnete Magnet ventile der Arbeitsraum 34 und ein durch die Oberseite der Membran 26 und das obere Gehäuseteil 30 begrenzter Arbeitsraum 78 wahlweise mit Druck beaufschlagbar bzw. druckentlastbar sind. Der in Fig. 4 gezeigte Membranmotor hat insgesamt einen sehr kompakten und sich von der Form nicht geregelter Membranmotoren kaum unterscheidenden Aufbau.In the embodiment of Fig. 4, the diaphragm actuator can be a double-acting diaphragm actuator, wherein on in Fig. 4, not shown otherwise arranged solenoid valves of the work space 34 and limited by the upper surface of the diaphragm 26 and the upper housing member 30 working chamber 78 selectively acted upon respectively by pressure can be relieved of pressure. The membrane motor shown in FIG. 4 has an overall very compact structure which hardly differs from the shape of non-regulated membrane motors.
Das Regelventil nach Fig. 5 ähnelt weitgehend demjeni gen nach Fig. 4. Das Gebergehäuse 38 weist nun in seiner unteren Stirnwand eine Dichtpackung 73 auf, welche den Stößel 58 in dichter Gleitpassung umgibt. In der oberen Stirnwand des Gebergehäuses 38 ist eine Bohrung 75 vor gesehen, in welcher ein poröser Stopfen 77 angeordnet ist. Auf diese Weise steht der Innenraum des Geberge häuses 38 mit der Umgebung in Verbindung, ohne daß Ver unreinigungen aus der Umgebungsatmosphäre ins Innere des Gebergehäuses eindringen können.The control valve of Fig. 5 is substantially similar to Demjéni gene according to Fig. 4. The encoder housing 38 now has, in its lower end wall a packing 73, which surrounds the plunger 58 in close sliding fit. In the upper end wall of the transmitter housing 38 , a bore 75 is seen before, in which a porous plug 77 is arranged. In this way, the interior of the Geberge housing 38 is in communication with the environment without Ver impurities from the ambient atmosphere can penetrate into the interior of the encoder housing.
Fig. 6 zeigt einen abgewandelten Stellungsgeber 76. In dem Gebergehäuse 38 ist auf einem Zapfen 80 ein unterer Schenkel 82 eines U-förmigen Meßbügels 84 befestigt. Der Schenkel 82 trägt über ein vertikales angeformtes Biege element 86, welches zugleich eine Stößel-Nachführfeder bildet, einen oberen horizontalen Schenkel 88. Dessen freies Ende liegt unterhalb einer Führungshülse 62, die an die obere Wand des Gebergehäuses 38 angeformt ist. In der Führungshülse 62 läuft wieder ein Stößel 58, dessen oberes Ende mit der Membran bzw. einem Membranteller zu sammenarbeitet. Fig. 6 shows a modified position indicator 76th In the transmitter housing 38 , a lower leg 82 of a U-shaped measuring bracket 84 is attached to a pin 80 . The leg 82 carries an upper horizontal leg 88 via a vertically formed bending element 86 , which also forms a plunger tracking spring. Its free end lies below a guide sleeve 62 which is molded onto the upper wall of the transmitter housing 38 . A plunger 58 again runs in the guide sleeve 62 , the upper end of which works together with the membrane or a membrane plate.
Das vertikale Biegeelement 86 des Meßbügels 84 trägt auf einander gegenüberliegenden Flächen zwei Dehnungsmeß streifen 92, 94, die in bekannter Weise in eine Brücke geschaltet werden, um ein der Auslenkung des freien Endes des oberen Schenkels 88 zugeordnetes elektrisches Signal zu erzeugen. Auf den einander zugewandten Flächen der freien Enden der Schenkel 82 und 88 sitzen weitere Deh nungsmeßstreifen 96, 98, die Temperatur-Korrektursignale bereitstellen. Unter Verwendung letzterer wird das Ausgangs signal der Brücke korrigiert, welche die Dehnungsmeß streifen 92, 94 enthält, wie an sich bekannt.The vertical bending element 86 of the measuring bracket 84 carries on opposite surfaces two strain gauges 92 , 94 which are connected in a known manner in a bridge to generate an electrical signal associated with the deflection of the free end of the upper leg 88 . On the mutually facing surfaces of the free ends of the legs 82 and 88 sit further strain gauges 96 , 98 , which provide temperature correction signals. Using the latter, the output signal of the bridge is corrected, which contains the strain gauges 92 , 94 , as known per se.
Claims (11)
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DE19944438293 DE4438293A1 (en) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | Membrane motor servo valve |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19944438293 DE4438293A1 (en) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | Membrane motor servo valve |
Publications (1)
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DE4438293A1 true DE4438293A1 (en) | 1996-05-02 |
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ID=6531776
Family Applications (1)
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DE19944438293 Withdrawn DE4438293A1 (en) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | Membrane motor servo valve |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4438293A1 (en) |
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- 1994-10-26 DE DE19944438293 patent/DE4438293A1/en not_active Withdrawn
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