Druckregler. Die Einfindung betrifft einen Druckregler, ,der dazu dient, den Druckerzeuger bei Er reichung eines maximalen Druckes in einem Sa,mm,elbehälter selbsttätig abzustellen und beim Sinken des Druckes im Sammelbehälter unter eine bestimmte, willkürlich festzu legende Grenze selbsttätig wieder einzu schalten.
Zur Erreichung dieser Wirkung kann der Druckregler einen an sich bekannten Ausschaltkolben aufweisen, der in bekannter Weise beim Überschreiten des zulässigen Höchstdruckes beaufschla.gt wird und da durch die -weitere Druckerzeugung unter bricht, oder er kann unter Fortfall des druckluftbeaufschla.gten Ausschaltkolbens un mittelbar auf Unterbrechung des Antriebes des DruckerzeugeTs einwirken.
Ist letzterer beispielsweise ein elektrisch angetriebener Motorkompressor, so kann der Druckregler unmittelbar als Schalter in dem Stromkreis angeordnet sein.
Das wesentliche Merkmal des Druck reglers nach der Erfindung ist ein hohl- kolbenartiger Ventilkö.rpeT, der unter dem Einfluss des im Sammelbehälter aufgespei cherten Druckmittels und einer Zugfeder steht, da Druckfeldern häufig ein Klemmen des mit ihnen belasteten Körpers in seinen Führungen verursachen.
An seinen Enden besitzt der hohlkolbenartige Ventilkörper verschieden bemessene Dichtungsflächen, und seine Hubhöhe wird durch einen über ihm befindlichen, verstellbaren Anschlag will kürlich geregelt, wobei dieser Anschlag über Dichtungsflächen und Durchlassöffnungen für das Druckmittel verfügt. Dieser hohl kolbenartige VentilkörpeT ragt mit einem An satz in die Dur:chlassöffnungen hinein, die den den Ventilkörper beherbergenden Ge häuseteil und den Druckmittelbehälter ver binden.
Dieser Ansatz ist so gestaltet, dass beim Ausschalten der statische Druck des Druckmittels, der der dabei wachsenden Spannung der Bel.a.stungsfeder entgegen wirkt, zusammen mit dem beim Durch strömen des Druckmittels auftretenden <B>dy-</B> namischen Druck etwas schneller ansteigt, als wie die .Spannung der Belastungsfeder zunimmt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf der Zeichnung in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt; Fig.2 ist eine Hilfsfigur, .die das Ver ständnis für die Wirkungsweise des Reglers erleichtert; Fig. 3 zeigt eine -Sonderausbildung eines Teils des Reglers.
Das Gehäuse a des Reglers wird mit dem Anschlussstutzen b an den nicht gezeichneten DTUCksammelbehälter angeschlossen. c ist ein als Hohlkolben ausgebildeter Ventil körper, der am untern Ende eine Dichtungs fläche d von einem bestimmten Durchmesser und am obern Ende die im Durchmesser er heblich grössere, ringförmige Dichtungsfläche e besitzt, die sich beim Anheben des Ventil körpers c auf die gleich grosse Dichtungs fläche feiner mit dem Ventilkörper c gleich achsig angeordneten Regulierschraube y legt.
Der Ventilkörper c ist in einem zylindrischen Teil des Gehäuses a mit Spiel so unterge bracht, dass er einen bestimmten Ringquer schnitt freilässt. Die Regulierschraube g dient zur Regelung der Hubhöhe des Ventil körpers c. Die Grösse der vom obern Ventil- rand: e begrenzten Fläche ist so bemessen, dass :der auf eine gleich grosse Fläche des Ventilkörpers wirkende Behälterdruck bei maximalem Ventilhub die in diesem Augen blick maximale Spannung der Zugfeder o um einen geringen Betrag überschreitet.
In einem zweiten zylindrischen Raum, der mit demjenigen für das Ventil c durch den Ka- na1 h in Verbindung steht, befindet sich der bekannte Schaltkolben i mit der Dichtungs fläche k, die sich bei der Ausschaltbewegung gegen eine im Zylinderboden 1 angeordnete Dichtungsscheibe legt.
Der hohlko.lbenartige Ventilkörper c nimmt in seiner Höhlung eine Hängevorrichtung m auf, die durch einen rohrstutzenförmigen Ansatz n hinidurchrao-t und an die das eine Ende der Zugfeder o angreift, die mit ihrem andern Ende mittelst einer Aufhängung p an die mit Aussen gewinde versehene Hülse q angreift; letztere dient zur Regelung der Federspannung und damit des Druckes, bei dem die Ausschalt bewegung erfolgt.
Auf diese Hülse q ist die Sicherungsmutter r aufgeschraubt. Die Man telfläche des rohrstutzenförmigen Ansatzes n verläuft so, dass sich der Luftspalt zwischen diesem Ansatz und der Durchlassöffnung, in die er hineinragt, mit .dem Anheben des Ven tils c ständig derart vergrössert, dass der dy namische Druck -des durchströmenden Druck mittels schneller anwächst als die mit zuneh mender Dehnung zunehmende Spannung der Zugfeder o.
Die Wirkungsweise .der Vorrichtung sei anhand der Fig. 2 erklärt.
In dem Zylinder a ist der Kolben c lose geführt, der den lichten Raum des Zylinders nicht völlig ausfüllt, sondern :einen schmalen Ringraum bestehen lässt, der so gross ist, dass die zur Bewegung des Schaltkolbens i erforderliebe Luftmenge Durchtritt findet. Der Kolben c wird durch die Zugfeder o .auf einen Ventil sitz mit dem mittleren iSitzdurchmesser d niedergezogen. Die Zugkraft, die idie Feder o dabei :ausübt, sei mit Z, bezeichnet.
Dieser Kraft Z, wirkt eine Kraft P. entgegen, die sich als der Druck des im :Sammelbehäl ter aufgespeicherten Druckmittels darstellt. Nimmt die Kraft P, gegenüber der Kraft Z, um einen geringen Betrag zu, so wird der Kolben c von Odem Sitz d abgehoben. Dabei öffnet sich um den untern Ansatz n des Kolbens c ein ringförmiger Spalt, der genau so gross sein darf, .dass das durch den Spalt durchströmende Druckmittel auf die Zusatz fläche 3 eine mit,der Kraft P, sich summie rende Zusatzwirkung ausübt, die bestrebt ist.
den Kolben c weiter anzuheben. Wenn der Kolben c den Ansatz n nicht besässe, so würde beim Anheben desselben sich der Be hälterdruck mit seinem vollen Wert auf die Grundfläche des Kolbens c auswirken, und dieser würde sogleich in seine Endlage ge- schleudert werden. Nach hinreichenid,er Druckabspannung würde er seinen Rückweg antreten. Dieser würde bei ungehinderter Beaufschlagung des Kolbens, das heisst wenn der Zutrittsquerschnitt für das Druckmittel genügend gross und unverändert bliebe, sich im Masse des Druckabfalles langsam voll ziehen.
Zu dem anfänglichen Druckabfall, der zur Einleitung der Rückbewegung des Kolbens erforderlich ist, würde noch ein ganz bedeutender, zusätzlicher Druckabfall notwendig, damit die Rückbewegung des Kolbens bis zu Ende durchgeführt wird. Um nun beim Erfindungsgegenstand einen augen- bilcklichen Schluss des Ventilkolbens herbei zuführen, wird die Beaufschlagung des Ven tilkolbens während seiner Bewegung durch den eigentümlichen Kolbenansatz geregelt.
Dieser Kolbenansatz verändert die Durchlass- querschnitte in jeder Hufblage derart, dass trotz veränderlichen Federwiderstandes der Kolben in jeder Hublage nahezu im Gleich gewicht ist:
das heisst den jeweiligen Feder spannungen Z,, Z1 -i- Z2, Z1 -I- ZZ -I- Z3 USW- wirken Kräfte P1, P1 -f- P2, 1 +P2 -i- P3 usw. entgegen, die jeweils nur um einen ge ringen Betrag grösser sind als,
die zugehörigen Tederkräfte. Durch den Differenzbetrag ?wischen P und Z wird die Druckabspan nung bedingt, bei der -das Ventil ungehindert auf seinen Sitz fällt.
Man denke !sich den Kolben in der Lage 1I, so gibt der Ansatz n, einen Durchlass frei, der so viel Druckmittel durchströmen lässt, dass der resultierende Druck (statischer -[-dynamischer Druck) P1 -I-- P2 etwas grösser ist als die Federspannung Z, + Z2.
Denkt man sich den Kolben in einer neuen Stellung III, so gibt der Ansatz wie der einen grösseren Durchgangsquerschnitt frei, so dass dem um Z3 vergrösserten Feder- widersta,nd Z, -f- Z2 -I- Z3 eine grössere Druck kraft P1 -f- P2 -f- P3 entspricht.
Stellt man sich die mögliche Anzahl der verschiedenen Kolbenlagen vor und die zu diesen Lagen gehörigen Durchlassquerschnitte, so ergibt sich die Form des Kolbenansatzes 7a, deren theoretische Ermittlung sehr schwierig ist. Sie wird dagegen durch praktische Versuche leicht ermittelt.
Wenn der Kolben in seiner Endlage auf dem Anschlag g angelangt ist, so wird er durch -den nunmehr statisch wirkenden Be- hälterdruck gegen die Spannung der Feder auf dem Sitz festgehalten.
Es seien beispielsweise der Ausschalt druck im Behälter 6 Atm. und die Fläche des von dem -Sitz e eingeschlossenen Kolben teils = 5 cm', so ist der statische Druck, der den Kolben in d er Endlage festhält, =<B>30</B> kg. Die Federspannung in dieser Hublage beträgt 29 kg. Dann erfolgt die Rückbewegung des Kolbens bei einer Druckabnahme von 0,2 Atan. Nach. den vorigen Ausführungen wird beim Zurückgehen des Kolbens durch den Ansatz n die Druckmitteldurchlassöffnung so gedrosselt, dass die Druckwirkung des Ditickmittels auf -den Kolben schneller ab nimmt als die Federabspannung.
Infolge dessen fällt der Kolben in einem Zuge auf seinen Sitz zurück. Das in dem Zylinder raum für den Schaltkolben befindliche .Druckmittel entweicht über den Kanal h und um den Kolben c durch den Freiluft kanal t. Durch Zurückgehen des Schalt kolbens i erfolgt Wiedereinschaltung des Stromes. Verändert man die Lage des An schlages g, indem man ihn tiefer stellt, wäh rend der Ausschaltdruck von 6 Atm. bei behalten wird, so ist die Federspannung bei. völlig angehobenem Ventilkolben naturge mäss kleiner geworden, sie beträgt beispiels weise 25 kg.
Um nun die Wiedereinsebalt- bewegung zu veranlassen, muss im Behälter eine Druckabspannung von 1 Atm. eintreten. Anhand der gewählten Beispiele sieht man, dass es möglich ist, innerhalb der durch die angewendeten Mittel bedingten Verhältnisse jede beliebige Druckdifferenz einzustellen.
Der Kanal t (Fig. 2) kann so bemessen werden, dass bei Hochgehen des Kolben ventils das vom Kolben durchgelassene Druckmittel spannungslos ins Freie ent weicht. Dahingegen kann bei der Rück bewegung des Kolbens c durch das durch den Kanal h noch hinzutretende Druckmittel eine Stauung eintreten, die im Sinne des Schliessens einen ganz geringen Hilfsdruck erzeugt, der fabrikationstechnische Unge- nauigkeiten der Feder und des Kolbens aus gleicht.
Wenn kein Ausschaltkolben i vorgesehen ist, sondern - bei zum Beispiel elektrisch angetriebenem Druckerzeuger - der Druck regier das Aus- und Einschalten des Stromes für den Antriebsmotor des Druckerzeugers unmittelbar bewirkt, so kann hierzu gemäss Fig.3 der Ventilkolben mit einer isolierten Kontaktstange versehen sein, die sich beim Ausschalten von zwei Kontaktfedern S ab hebt und beim Einschalten sich auf diese auflegt.
Eine weitere wesentliche Vereinfachung der Vorrichtung wäre die, dass der Kolben selbst mit dem Gehäuse den Stromschluss vermittelt, wenn er in der Verschlussstellung dem Behälterdruck gegenüber sich befindet, und den Strom unterbricht, wenn der Be hälterdruck ihn anhebt, wobei das ausströ mende Druckmittel rie Funkenbildung ver hindert oder abschwächt.