CH641879A5 - Vorrichtung zur signalwandlung. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Si-25 gnalwandlung für die Umwandlung eines elektronischen Signals in ein pneumatisches Signal mit einer Magnetspule mit Klappanker und Rückstellfeder und mit einem an eine Druckluftquelle anschliessbaren Vorsteuerventil, das zur Betätigung eines Hauptventils dient und eine Steueröffnung be-30 sitzt, die mit dem Klappanker in Wirkverbindung steht.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Signalwandlung dieser Art sind die Magnetspule und der Klappanker derart ausgebildet, dass bei nicht erregter Magnetspule die Rückstellfeder den Klappanker druckdicht auf die Steueröffnung presst, 35 während bei erregter Magnetspule die Rückstellkraft der Rückstellfeder durch das aufgebaute Magnetfeld überwunden wird, so dass die Steueröffnung vollständig geöffnet wird. Bei dieser Vorrichtung muss also die erregte Magnetspule allein die Bewegung des Klappankers beim Öffnen der Steueröff-40 nung ausführen und die entsprechenden Druckänderungen auslösen, die über ein Vorsteuerventil eine Stellgliedbetätigung eines Ventils ermöglichen. Um diesen Schliessdruck zu überwinden, muss die Magnetspule mit einem erheblichen Erregerstrom gespeist werden. Die Magnetspule besitzt also eine 45 erhebliche Aufnahmeleistung, die im allgemeinen oberhalb von einem Watt, üblicherweise jedoch in der Grössenordnung von 5-9 Watt liegt. Dies wiederum bedeutet, dass, soll die Magnetspule von einer elektronischen Schaltung, beispielsweise einem Kleinrechner od.dgl. angesteuert werden, dies 50 nur über eine entsprechende zusätzliche elektronische Verstärkung der Ausgangssignale auf einen entsprechenden Leistungspegel möglich ist. Abgesehen davon, dass solche Nachverstärkungen schaltungstechnisch aufwendig und teuer sind, treten bei einer derartigen Nachverstärkung des Ausgangspe-55 gels eine Reihe von Problemen auf, wie:

1. es muss für sämtliche Verbraucher, die an einer solchen Leistungsstufe angeschlossen sind, mit Sicherheit gewährleistet sein, dass die Spannungs- und Stromdaten im Augenblick des Durchschaltens erfüllt sind, was eine geregelte Versor-

60 gung mit bedeutend grösserer Leistung erfordert, als dies für den stationären Zustand notwendig wäre;

2. es muss jegliche Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Verbrauchern vermieden werden, was wiederum auf eine leistungsfähige Stromversorgung hinausläuft;

3. es müssen umfangreiche Massnahmen ergriffen werden, um die beim Abschalten der Magnetspule auftretenden hohen Rückspannungen abzuleiten und gleichzeitig einen schnellen Ablauf der Schaltvorgänge zu sichern.

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Diese Probleme haben dazu geführt, dass der Aufwand vorzugsweise ebenfalls mit einer Membran versehenes zweites für die Verstärkung den Aufwand der reinen elektronischen Vorsteuerventil wirkt, welches mit einem Hauptsteuerventil

Signalverarbeitung überstieg, so dass sie zum eigentlichen zusammenwirkt. Auf diese Weise ergibt sich eine Verdopp-

Kriterium für den Einsatz solcher Steuersysteme geworden lung der Anzahl nachgeschalteter pneumatischer Verstärker,

sind. 5 wodurch sich eine weitere wesentliche Verkürzung der Schalt-Um pneumatische Stellglieder unabhängig von einer elek- zeiten erreichen lässt. Die Verkürzung entsteht dadurch, dass tronischen Leistungsverstärkung ansteuern zu können, hat der Energiestrom zur Schaltmembran des ersten Vorsteuer-

man bereits Lösungen vorgeschlagen, bei denen man mit in- ventils nach Volumen und Druck wesentlich kleiner ist als strumentellen Mitteln bei pneumatischen Analogsteuerungen dies für das zweite Vorsteuerventil notwendig ist. Die Schalt-

die kleinen Gleichstromsignale in Druckänderungen umge- 10 membran des ersten Vorsteuerventils muss dabei ebenfalls setzt und mit diesen Druckänderungen Pneümatikventile be- nur einen vom Versorgungsdruck unabhängigen konstanten tätigt hat. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass die Schaltzeiten Schaltdruck aufbringen.

aufgrund des verhältnismässig grossen zu füllenden Raumes Die abgeleiteten konstanten Drücke unterschiedlicher des Hilfssystems und der notwendigerweise sehr kleinen Dü- Grössenordnung können zweckmässigerweise ferner zur senabmessungen sehr erheblich angestiegen sind und zwar 15 Steuerung einer zweiten und weiteren Parallelventilanordnun-

derart, dass sie sich um mehrere Zehnerpotenzen von den Si- gen verwendet werden, die ebenfalls in einer Bohrung der er-

gnalfolgen der betreffenden elektrischen Geber unterschei- fmdungsgemässen Vorrichtung angeordnet ist. Diese zweite den. Dadurch wiederum wird die Verwendung von Klein- Parallelventilanordnung wird mit demselben elektrischen Teil rechnern bzw. die elektronische Programmierung in Frage ge- und demselben Druckreglerteil im Gegentakt betrieben. Dazu stellt, da das betätigte pneumatische Stellsystem nur mit sehr 2o ist es lediglich notwendig, die Membran des ersten Vorsteuer-

erheblicher Verzögerung den möglichen Befehlsfolgen nach- ventils der zweiten Ventilanordnung ebenfalls mit beiden kommen kann. konstanten Drücken zu beaufschlagen, jedoch umgekehrt wie Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor- bei der Schaltmembran des ersten Vorsteuerventils der ersten richtung zur Signalwandlung der eingangs genannten Art zu Ventilanordnung. Selbstverständlich ist auch ein gleichsinni-

schaffen, die eine Wandlung elektronischer Signale in pneu- 25 ges Schalten möglich.

matische Stellsignale ermöglicht, ohne die erheblichen Verzö- Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf gerungen bei bekannten Anordnungen in Kauf nehmen zu das in der beiliegenden Zeichnung dargestellte Ausführungs-

müssen, und wobei das pneumatische Stellsignal unmittelbar beispiel näher beschrieben. Es zeigen:

von Kleinrechnern, Mikroprozessoren oder Mikroassem- Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Si-

blern abgenommen werden kann. 30 gnalwandlung gemäss einem Ausführungsbeispiel vorliegen-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, der Erfindung und dass die Vorrichtung zur Signalwandlung zwischen dem Vor- Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bei der erfmdungsge-steuerventil und einem Druckluftanschluss eine erste Drossel- mässen Vorrichtung verwendete Ventileinheit, die aus einem einrichtung besitzt und an der Steueröffnung mit einer vom zweiten Vor Steuerventil und aus einem Mehrwegeventil

Klappanker beeinflussten zweiten Drosseleinrichtung verse- 35 besteht.

hen ist und dass der Klappanker bei nicht erregter Magnet- Der in der Zeichnung dargestellte Signalwandler 11 ge-spule mit einer solchen Kraft auf die zweite Drosseleinrich- mäss einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung tung wirkt, dass sich im Ruhezustand ein vom Versorgungs- dient zur Umwandlung eines elektrischen Singais, das von eidruck unabhängiger, konstanter Steuerdruck aufbaut. ner Elektronikeinheit, wie beispielsweise einem Kleinrechner,

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung reicht nur eine 40 einem Mikroprozessor, einem Mikroassembler od.dgl.

sehr geringe Leistung aus, um die Magnetspule so zu erregen, kommt, in ein pneumatisches Signal für eine oder mehrere dass sie den Klappanker abheben kann, da ja der vorgewählte Steuerventilanordnung(en) 12 und/oder 13, welche ein pneu-Druck auf einen sehr niedrigen Wert gehalten werden kann, matisches Stellglied einer Arbeitseinheit oder einer weiteren wobei man den Steuerdruck erfindungsgemäss so einstellen Steuereinheit ansteuern bzw. betätigen. Der Signalwandler 11 kann, dass der Klappanker in einer stabilen Endlage gehalten 45 ist dabei derart ausgebildet, dass die von der Elektronikein-wird, in der die zweite Drosseleinrichtung etwas geöffnet ist, heit kommenden Signale geringer Leistung, beispielsweise bis so dass Druckluft ausströmen und rückströmen kann. Wäh- zu 0,1 bis 0,15 Watt, unmittelbar, d.h. ohne elektrische Zwi-rend der Druck üblicher Druckluftquellen im Bereich zwi- schenverstärker, zur Ansteuerung eines Stellgliedes in die aussehen etwa 2 und 10 bar schwankt, kann mit der erfindungs- reichende pneumatischen Signale umgewandelt werden kön-gemässen Vorrichtung der Steuerdruck auf einem konstanten 50 nen, und dass auch die pneumatischen Signale eine ausrei-Wert von beispielsweise 2 bar gehalten werden. Die von der chend hohe Frequenz besitzen.

erregten Magnetspule erzeugte magnetische Kraft muss daher Der erfindungsgemässe Signalwandler 11 besitzt ein Ge-

lediglich die Differenz zwischen der Kraft der Rückstellfeder häuse 14, in welchem zwei räumlich und schaltungstechnisch und dem anstehenden Steuerdruck überwinden, welche Diffe- parallel zueinander angeordnete Steuerventilanordnungen 12

renz stets gleich gross ist und entsprechend eingestellt werden 55 und 13 vorgesehen sind. Auf einer Gehäusedeckplatte 16, die kann. Dies alles bewirkt bei Verminderung der aufzubringen- über eine Zwischenplatte 15 und eine Dichtung 20 am Ge-

den Leistung für das pneumatische Schalten vor allem eine häuse 14 druckdicht befestigt ist, ist eine Elektromagnetan-

wesentliche Verkürzung der Schaltzeit. Ordnung 17 gehalten, deren Klappanker 18 in Zusammenwir-

Hierbei ist die Schaltgeschwindigkeit gegenüber den bis- ken mit einer Steueröffnung 19 des Signalwandlers 11 einen her bekannten Vorrichtungen etwa um den Faktor 2 bis 3 hö- 60 Analogdruckregler bildet. Das Gehäuse 14 ist über eine Dich-

her, so dass die erfindungsgemässe Vorrichtung bzw. die mit tung 23 auf einer mit Nippeln 22 versehene Anschlussplatte ihr zu steuernden Arbeits-oder weiteren Steuerventile besser druckdicht befestigt.

an den schnellen Signalfluss angepasst werden können, der Das Gehäuse 14 besitzt zwei parallel angeordnete axiale aus Kleinrechnern, Mikroprozessoren, Mikroassemblern zu Bohrungen 26 und 27, in denen die Steuerventilanordnungen erwarten ist. 6512,13 eingesetzt sind, von denen im Detail lediglich das erste

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das System Vorsteuerventil 28 bzw. 28' dargestellt ist, während die darauf-zweistufig ausgebildet, derart, dass das im Hilfsraum liegende folgende zweite Stufe, nämlich eine zweistufige Steuerventil-

Vorsteuerventil, das mit einer Membran versehen ist, auf ein einheit 29 bzw. 29' nur schematisch dargestellt ist. Ein Ausfüh-

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rungsbeispiel dieser Steuerventileinheit 29,29' zeigt Fig. 2. räum 79 zwischen der Bohrungswandung und dem Mund-Zwischen den beiden Bohrungen 26,27 für die Steuerventil- ' stück 73 bildenden Ringeinschnittes am Düsenmundstück 73 anordnungen 12,13 ist eine axiale Versorgungsbohrung 31 im mündet eine Querbohrung 80, die mit dem Nippel Z2 einer Gehäuse 14 vorgesehen, die nahe ihrem der Anschlussplatte stets offenen Rückleitung in Verbindung steht. Auf der Steu-21 zugewandten Ende in eine das Gehäuse durchdringende 5 erkugel 78 liegt in nicht erregtem Zustand der Magnetspule 17 Querbohrung 32 mündet, die an ihren Enden durch einge- das freie schwenkbare Ende des Klappankers 18 auf, dessen presste Kugeln 33 abgedichtet ist und die nicht nur mit der die Schwenkachse 76 darstellendes Ende mit einem senkrecht Versorgungsbohrung 31 sondern auch mit den beiden Boh- abstehenden und in die Bohrung 72 hineinragenden Zapfen rangen 26 und 27 in Verbindung steht. Das andere Ende der 81 fest verbunden ist. Das mit dem Zapfen 81 versehene Ende Versorgungsbohrung 31, die mit dem Drucknippel P der An- io des Klappankers 18 Hegt stets an der Magnetspule 17 an. Der schlussplatte 21 in Verbindung ist, besitzt an ihrem anderen Klappanker 18 verläuft zu seinem freien Ende hin unter ei-Ende eine Erweiterung in die ein Drosselbauteil 34 druckdicht nem kleinen Winkel geneigt zur Polfläche 82 der Magnetspule eingesetzt ist, das mit zwei parallelen Drosselbohrungen 36, 17, so dass sich ein gradueller Luftspalt ergibt, dessen maxi-37 versehen ist, die den Eingang zu einem Drosselraum E male Grösse etwa 2 mm beträgt. An einem in die Bohrung 72 bzw. F bilden. Die Ausgangsdrosselbohrung 41 des zweiten is hineinragenden etwa mittleren Bereich besitzt der Zapfen 81 Druckraumes F ist in einem in einer seitlichen axialen Boh- eine Einschnürung, an der eine Rückstellfeder 84 angreift, die rang 38 des Gehäuses 14 eingesetzten zweiten Bauteil 39 vor- in einer senkrecht zur Bohrung 72 verlaufenden Bohrung 85 gesehen. Die Bohrung 38 ist mit dem Nippel Zx einer stets of- vorgesehen ist und deren anderes Ende an einem die Bohrung fenen Rückleitung an der Anschlussplatte 21 in nicht darge- 85 durchquerenden Stift 86 befestigt ist. Dieser Stift 86 ragt stellter Weise in Verbindung. Die Dichtung 20 und die Zwi- 20 knapp in eine zur Bohrung 85 parallele Bohrung 87, die von schenplatte 15 sind mit Verbindungsbohrungen und -nuten 42 ausserhalb der Deckplatte 16 zugänglich ist. An dem Stift 86 bis 47 versehen, die jeweils einen Teil der Druckräume E und liegt ein Betätigungsknopf 88 unter der Wirkung einer Druck-F bilden und die beiden Drosselbohrangen 37 und 41 bzw. die feder 89 an. Der Betätigungsknopf 88 ragt mit seinem vorde-Drosselbohrang 36 mit der Steueröffnung 19 verbinden. ren Ende in die Bohrung 72 hinein und zwar in einer Höhen-

Die ersten Servo- bzw. Vorsteuerventile 28,28' sind iden- 25 läge, in der es dem Ende des Klappankerzapfens 81 gegentisch ausgebildet. Sie besitzen ein in der betreffenden Bohrung überliegt. Auf diese Weise kann mittels des Betätigungsknop-26,27 druckdicht und unverschiebbar gehaltenes Ventilge- fes 88 der Klappanker 18 entgegen der Wirkung der Rück-häuse 48, in welchem mittels eines Deckels 49 eine Membran stellfeder 84 von Hand betätigt werden, so dass der Klappan-51 aussenrandseitig eingespannt und mittig axial hin und her ker 18 in Richtung des Pfeiles A nach oben zur Polfläche 82 bewegbar gehalten ist. Mittig in der Membran ist der Bund 52 30 hin verschwenkt wird. Dieselbe Schwenkbewegung A wird eines Stössels 53 befestigt, der eine axiale Bohrung 54 des auch durch Erregen der Magnetspule 17 erreicht. Ventilgehäuses 48 druckdicht durchdringt und mit der folgen- Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Signalwand-den Steuerventileinheit 29 bzw. 29' zusammenwirkt. Das Vor-, lers 11 ist nun folgendermassen: Wird der Signalwandler 11 Steuerventil 28,28' besitzt ferner im Deckel 49 eine axiale Boh- über die Druckleitung P mit einer Druckluftquelle verbun-rung 56 bzw. 56' gegenüber dem einen, in Fig. 1 oberen Ende 35 den, welche im allgemeinen einen Druck im Bereich zwischen des Stösselbundes 52 und eine radiale Bohrung 57 bzw. 57' im 2 und 10 bar liefert, so strömt die Druckluft durch die Versor-Gehäuse 48, und zwar in Höhe des anderen, gemäss Fig. 1 un- gungsleitung 31 und durch die beiden Drosselbohrungen 36, teren Ende des Stösselbundes 52. 37 in die Druckräume E und F. Da das andere Ende des

Der einzige Unterschied besteht in der Beaufschlagung Druckraumes F ebenfalls mit einer Drosselbohrang 41 kon-der beiden Vorsteuerventile 28,28', denn beim Vorsteuerventil40 stanten Querschnitts versehen ist, baut sich im Drackraum F 28 ist die axiale Bohrung 56 mit dem Drackraum E und die ein bestimmter etwa konstanter Druck auf, der gegebenenradiale Bohrung 57 mit dem Druckraum F in Verbindung, falls von den Druckunterschieden in der Drackluftquelle abwährend beim Vorsteuerventil 28' die axiale Bohrung 56' einen hängig ist. Demgegenüber kann sich im Druckraum E ein Teil des Drackraumes F und die radiale Bohrung 57' einen vom Versorgungsdrack P unabhängiger konstanter Steuer-Teil des Druckraumes E bildet. 45 druck einstellen, da der Klappanker 18 in Verbindung mit sei-

Bevor auf die Elektromagnetanordnung 17 und ihr Zu- ner Rückstellfeder 84 und der durch die Steueröffnung 19 und sammenwirken mit der Steueröffnung 19 eingegangen wird, die Steuerkugel 78 gebildeten Drosseleinrichtung 74 einen sei noch erwähnt, dass die betreffenden Anschlussöffnungen analogen Druckregler bildet. Das Gewicht des Klappankers der Steuerventileinheit 29,29' mit den entsprechenden Nip- 18 und die Vorspannung bzw. die Kenndaten der Rückstellfe-peln für die Entlüftung R, S und die Arbeitsanschlüsse A, B in 50 der 84 sind derart gewählt, dass sich bei im Druckraum E an-nicht dargestellter Weise in Verbindung stehen. stehender Druckluft die Steuerkugel 78 etwas von ihrem Sitz

In der Deckplatte 16 ist etwa gegenüber der Steuerventil- 77 abhebt, so dass ein Teil der Druckluft aus der Steueröff-anordnung 12 eine von oben her offene Sacklochgewindeboh- nung 19 ausströmen und durch die Rückführleitung Z2 zu-rang 61 vorgesehen, in die ein Schraubbolzen 61 od.dgl. ein- rückströmen kann. Entsprechend dem momentanen Druck geschraubt ist, über den der magnetische Weicheisenkern 63 55 der Druckluftquelle wird sich die Steuerkugel 78 mehr oder der Magnetspule 17 geschoben ist, welcher Kern von einer weniger von ihrem Sitz abheben, so dass sich in jedem Fall der Wicklung 66 umgeben ist. Die gesamte Magnetspule 17 ist konstante Steuerdruck p einpendelt. Dies bedeutet, dass zur mittels einer Mutter 67 am Schraubbolzen 62 und eines in ei- Überwindung der Differenz zwischen der Kraft der Rückstell-ner Aussparung der Deckplatte 16 gehaltenen ringförmigen feder 84 und dem konstanten Steuerdruck p nur eine sehr ge-Gegenlagers 68 festgehalten. In einem Bereich innerhalb des 60 ringe magnetische Kraft erforderlich ist. Es bedarf deshalb Ringes 68 sind zu beiden Seiten der Gewindebohrung 61 zwei zur Ansteuerung der Magnetspule 17 lediglich einer Signallei-parallele, die Deckplatte 16 durchdringende Bohrungen 71, stung von etwa 0,1 Watt, im Maximum jedoch lediglich 0,15 72 vorgesehen. In der einen kleineren Bohrung 71, die mit Watt. Die schwebende Anordnung des Klappankers 18 im dem Druckraum E in Verbindung steht, ist ein Düsenmund- Ruhezustand, die ein Einpendeln des konstanten Steuerdruk-stück 73 einer regelbaren Drosseleinrichtung 74 druckdicht 65 kes p ermöglicht, gewährleistet nicht nur eine möglichst ge-eingepresst, deren Steueröffnung 17 mit einem Sitz 77 für eine ringe Ansteuerleistung sondern auch eine erhebliche Schalt-Ventilsteuerkugel 78 versehen ist, die in der Bohrung 71 ge- geschwindigkeit, da sich die Druckluft an der Steueröffnung führt ist. Im Bereich eines einen nach oben offenen Ringnut- 17 stets in strömendem Zustand befindet.

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Bei nicht erregter Magnetspule 17 steht also am ersten geordnete Bohrungen vorgesehen, die die Arbeitsöffnung 128 Vorsteuerventil 28 der Steuerventilanordnung 12 im Druck- bilden und ebenfalls in den Hauptventilraum 122 münden, räum E der konstante Steuerdruck p und im Druckraum F Der Reif 136 des speichenradförmigen Teiles 117, das ein ein Druck an, der beim Ausführungsbeispiel etwa1 ß des Steu- stückig aus einem geeigneten elastischen Kunststoff ist, ist erdrucks beträgt. Auf diese Weise wird, wie in Fig. 1 darge- 5 zwischen die beiden Ringe 116 und 118 eingeklemmt und gestellt, im Ruhezustand die Membran 51 des ersten Vorsteuer- halten. Die Nabe bildet die Umhüllung 138 des vorderen En-ventils 28 nach unten gedrückt, so dass dessen Stössel 53 die des 139 des Hauptventilkörpers 121 und besitzt die Dichtflä-Steuerventileinheit 29 offenhält. Demgegenüber stehen in die- che 133. Das vordere Ende des Hauptventilkörpers 121 und sem Ruhezustand am ersten Vorsteuerventil 28' der parallelen die Umhüllung 138 sind im wesentlichen formschlüssig mit-Steuerventilanordnung 13 die Drücke in umgekehrter Weise 10 einander verbunden. Die Umhüllung 38 besitzt ferner an dem an, so dass die Membran 51 unter der Wirkung des grösseren der Dichtfläche 133 abgewandten Ende eine rückwärtige Steuerdruckes p zurückgedrängt ist, was bedeutet, dass der Dichtfläche 142, die mit einem zweiten Sitz 143 an einem nach Stössel 53 die Steuerventileinheit 29' verschliesst, welcher Zu- innen ragenden Teil des zweiten Ringes 118 zusammenwirkt, stand in Fig. 2 dargestellt ist. Die Umhüllung 138 besitzt ebenfalls eine axiale Bohrung 144,

Wird nun die Magnetspule 17 mit einem elektronischen 15 deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Signal angesteuert, so wird der Klappanker 18 unter der Wir- Drucköffnung 127, jedoch grösser ist als der Durchmesser ei-kung der erzeugten Magnetkraft in Richtung des Pfeiles A an- ner Durchgangsbohrung 146 im Hauptventilkörper 121, die gezogen, so dass die Steuerkugel 78 vollständig von der Steu- eien Teil einer Verbindungsleitung 147 zwischen der Druckeröffnung 17 freikommt. Dies bedeutet, dass die im Druck- Öffnung 127 und dem Steuerventilraum 124 bildet. Aufgrund räum E langsam strömende Luft durch die sich vergrössernde 20 dieser Durchmesserunterschiede ergeben sich ringförmige Seueröffnung 76 sehr schnell ausströmen kann, was eine Stirnflächen an der Umhüllung 138 bzw. am Hauptventilkör-

Druckverminderung im Druckraum E bewirkt. Diese Druck- per 121, die dem durch die Drucköffnung 127 zuströmenden Verminderung ist so gross, dass sich im Druckraum E ein Druckmedium ausgesetzt sind.

Druck ergibt, der kleiner ist als der stets etwa konstante Der zweite Ring 118 ist in einem mittigen Bereich mit über

Druck im Druckraum F. Dies bedeutet, dass sich die Mem- 25 den Umfang verteilt angeordneten radialen Bohrungen verse-bran 51 des ersten Vorsteuerventiles 28 gemäss Fig. 1 nach hen, die die Hauptentlüftungsöffnung 129 bilden und die je oben und diejenige des ersten Vorsteuerventils 28' nach unten nach Stellung des Hauptventilkörpers 121 mit dem Hauptbewegt. Damit wird bei beiden Vorsteuerventilen ein Schalt- ventilraum 122 in Verbindung stehen können oder von die-vorgang erreicht, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel sem abgetrennt sind. In das andere Ende des zweiten Ringes jedoch gegensinnig gerichtet sind. Entsprechend sehen die 30 118 ist die Membran 126 eingesetzt, die etwa mittig den Schaltvorgänge der Steuerventileinheiten 29 und 29' aus. Hauptventilkörper 121 formschlüssig hält. Die Membran

Es versteht sich, dass mit der erfindungsgemässen Vor- 126, die aus einem geeigneten elastischen Kunststoff besteht, richtung auch mehr als zwei parallele Steuerventilanordnun- , ermöglicht auch aufgrund ihrer Formgebung eine schwe-gen betätigt werden können und dass es auch möglich ist, bende Aufhängung des Hauptventilkörpers 121. Innenseitig diese Steuerventilanordnungen auch gleichsinnig zu schalten. 35 und dem Steuerventilraum 124 abgewandt liegt die Membran Anhand der Fig. 2 sei nun beispielsweise eine Steuerventil- 126 an der Stirnfläche einer Hülse 154 an, die mit dem Haupteinheit 29,29' beschrieben, die vom ersten Vorsteuerventil 28, ventilkörpers 121 formschlüssig verbunden ist. Auf den zwei-28' betätigt wird und die? ein Hauptsteuerventil beinhaltet, das ten Ring 118 ist der Deckel 119 gesetzt, der mit der axialen mit dem ersten Servo-bzw. Vorsteuerventil über ein zweites Steuerentlüftungsöffnung 130 versehen ist. Ein Ansatz 156 Servo- bzw. Vorsteuerventil 123 verbunden ist. Auf diese 40 des Deckels 119 ragt nach innen, hält die Membran 126 axial Weise ergibt sich eine zweistufige Anordnung und damit eine formschlüssig und dient als grossflächige Anlage für die pneumatische Verstärkung, so dass erhebliche pneumatische Membran 126 in der anderen, in der Zeichnung nicht darge-Schaltleistungen bei hoher Schaltgeschwindigkeit erreichbar stellten Endstellung des Hauptventilkörpers 121.

sind. Die patronenartig ausgebildeten Steuerventileinheiten Der zwischen Deckel 119 und Membran 126 vorgesehene

29 und 29' sind identisch und als Mehrwegeventil in Form ei- 45 Steuerventilraum 124 ist u.a. durch eine im Deckel 119 vorgenes Ventileinsatzes ausgebildet, der druckdicht in die Boh- sehene und mit der Steuerentlüftungsbohrung 130 verbun-rung 26 bzw. 27 passt. Die Steuerventileinheit 29,29' besitzt, dene verbreiterte konische, axiale Ausnehmung 157 gebildet, von unten nach oben, d.h. vom Druckanschluss zum Betäti- in der mittels radialer Rippen der Steuerventilkörper 123, der gungsende gesehen, einen ersten Ring 116, ein speichenrad- die Form einer Kugel aufweist, geführt ist. Die Steuerventil-förmiges Teil 117, einen zweiten Ring 118 und einen Scheiben- so kugel 123 wird vom durch die Steuerentlüftungsbohrung 130 förmigen Deckel 119. Innerhalb und koaxial zu diesen Eie- ragenden Stössel 53 des ersten Vorsteuerventils 28 bzw. 28' be-menten ist ein Hauptventilkörper 121 in einem Hauptventil- tätigt. Die Steuerventilkugel 123 kann einerseits, wie in der räum 122, ein Steuerventilkörper 123 in einem Steuerventil- Zeichnung dargestellt, die Steuerentlüftungsöffnung 130 ab-raum 124 und eine Membran 126 angeordnet, die den Haupt- dichten, indem sie an dieser anliegt, und andererseits kann sie ventilraum 122 vom Steuerventilraum 124 druckdicht trennt, ss sich an einen Sitz 159 anlegen, der am in den Steuerventil-Ferner ist eine axiale Drucköffnung 127, dazu konzentrische räum 124 ragenden Ende eines Röhrchens 161 vorgesehen ist. Arbeitsöffnungen 128, radiale Hauptentlüftungsöffnungen Das Röhrchen 161, dessen axiale Bohrung mit der Durch-129 und eine axiale Steuerentlüftungsöffnung 130 vorgesehen, gangsbohrung 146 des Hauptventilkörpers 121 in Verbin-

Die axiale Drucköffnung 127 mündet in den Hauptventil- dung steht und ebenfalls einen Teil der Verbindungsleitung räum 122, der teilweise innerhalb des Ringes 116 liegt. Der 60 147 bildet, ragt in die Durchgangsbohrung 146 des Hauptven-Ring 116 ist an seiner in den Hauptsteuerraum 122 weisenden tilkörpers 121. Das Röhrchen 161 liegt unter der Wirkung ei-Stirn mit einer die Drucköffnung 127 konzentrisch umgeben- ner vorgespannten Druckfeder 168 an, die sich an einer Ring-den, ringförmigen und konisch nach aussen verlaufenden er- fläche in der Durchgangsbohrung 146 abstützt, an einem Austen Sitzfläche 132 versehen, an der der Hauptventilkörper schlag 164 der Rippen des Deckels 119 an. Die bewirkt, einer-121 mit seiner Dichtfläche 133 druckdicht zur Anlage kom- 65 seits, dass das Röhrchen 161 vor dem Schaltvorgang in die men kann. An einer zum Ventilgehäuse 12 zeigenden und die andere Endstellung stets mit seinem Sitz 159 für den Steuer-Drucköffnung 127 konzentrisch umgebenden, vorzugsweise ventilkörper 123 in einer bestimmten relativen Lage zum konischen Ringfläche sind mehrere gleichmässig verteilt an- Steuerventilkörper 123 gehalten wird, und andererseits, dass

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der Sitz 159 für den Steuerventilkörper 123 nachgiebig ist, so weiterer Zufluss vom Druckmedium durch die Verbindungs-

dass bei dem Schaltvorgang in die andere nicht dargestellte leitung 147 erfolgt. Mit dem Entlüften des Steuerventilraumes

Endstellung mit Überhub gefahren werden kann. Der axiale 124 lässt auch der Druck auf die Membran 126 nach, so dass

Abstand des Sitzes 159 am Röhrchen 161 von der betreffen- der Hauptventilkörper 121 durch das Druckmedium dann in den Dichtfläche der Steuerventilkugel 123 kann sehr klein ge- 5 axialer Richtung in seine andere Endstellung verschoben macht werden, beispielsweise im Bereich von 60 bis 100 mal wird, wenn der Druck auf die der Drucköffnung 127 zuge-

'/iooo mm, so dass nur ein sehr kleiner Hub zum Umschalten wandten Ringflächen des Hauptventilkörpers 121 grösser ist des Mehrwegeventils 11 notwendig ist. als der im Steuerventilraum 124 herrschende und auf die

Die als Mehrwegeventil ausgebildete Steuerventileinheit Membran 126 wirkende Druck. Die Hubbewegung des 29,29' arbeitet wie folgt: In der Zeichnung ist diejenige eine 10 Hauptventilkörpers 121 wird nach Überschreiten einer Mit-Endstellung des axial hin und her bewegbaren Hauptsteuer- telstellung durch das vorgespannte speicherradförmige Teil ventilkörpers 121 dargestellt, in der der Hauptventilkörper 117 noch unterstützt, das nach Überwindung dieser Mittel-121 am inneren Ring 116 anliegt und damit die Verbindung läge in die andere Endlage schnappt. Entsprechendes gilt zwischen Drucköffnung 127 (P) und Arbeitsöffnung 128 (A auch für die umgekehrte Bewegung. Diese Umschaltung er-bzw. B) schliesst, so dass die Arbeitsöffnung 128 mit der 15 folgt also äusserst rasch, da auch die Entlüftung des Steuer-Hauptentlüftungsöffnung 129 (R bzw. S) verbunden ist. Fer- ventilraumes ohne wesentlichen Zufluss vom Druckmedium ner ist die mit der Drucköffnung 127 in Verbindung stehende erfolgen kann. In dieser anderen nicht dargestellten Endstel-Verbindungsleitung 147 mit dem Steuerventilraum 124 ver- lung ist die Drucköffnung 127 (P) über den Hauptventilraum bunden, so dass einerseits durch das Druckmedium die Steu- 122 mit der Arbeitsöffnung 128 (A bzw. B) verbunden, wäh-erventilkugel 123 gegen die Steuerentlüftungsöffnugn 130 ge- 20 rend die Hauptentlüftungsöffnung 129 (R bzw. S) vom drückt ist und diese verschliesst und andererseits der Steuer- Hauptventilraum 122 druckdicht abgetrennt ist. Damit kann ventilraum 124 unter Druck steht. Da die in den Steuerventil- bzw. können eine oder mehrere nicht dargestellte hydrauli-raum 124 weisende Ringfläche der Membran 126, die vom sehe oder pneumatische Arbeitseinheiten betrieben werden. Druckmedium beaufschlagt ist, grösser ist als die der Druck- Bei Rückführung des Stössels 53 nach oben gibt die Steueröffnung 127 unmittelbar zugewandten Ringflächen des 25 ventilkugel 123 einerseits die Mündung der Bohrung im Hauptventilkörpers 121, wird der Hauptventilkörpers 121 in Röhrchen 161 bzw. die Mündung der Verbindungsleitung 147 dieser einen Endstellung gehalten. Wird nun die Steuerventil- in den Steuerventilraum 124 frei und verschliesst andererseits kugel 123 mittels des strichpunktiert dargestellten Stössels 53 die Steuerentlüftungsöffnung 130 unter der Wirkung des an des ersten Vorsteuerventils 28 bzw. 28' entgegen der Wirkung der Steuerventilkugel 123 anstehenden Druckmediums. Die des Druckmediums in der Verbindungsleitung 147 axial nach 30 Steuerventilkugel 123 wird also selbsttätig in ihre die Steuer-unten gedrückt, so gibt die Steuerventilkugel 123 einerseits die entlüftungsöffnung 130 verschliessende Endlage gedrückt. Steuerentlüftungsöffnung 130 sofort frei und verschliesst an- Mit dem Offnen der Verbindungsleitüng 147 kann das dererseits unmittelbar danach, da der Hub sehr kurz ist, die . Druckmedium wieder in den Steuerventilraum 124 strömen, Bohrung des Röhrchens 161 und trennt damit den Steuerven- so dass der Hauptventilkörper 121 dann in seine eine Endstel-tilraum 124 von der Drucköffnung 127 (P). Der Steuerventil- 35 lung zurückbewegt wird, wenn der Druck auf die Membran räum 124 wird über die Steuerentlüftungsöffnung 130 entlüf- 126 grösser ist als der Druck auf die der Drucköffnung 127 ge-tet, ohne dass während dieses Vorganges ein wesentlicher genüberliegenden Ringflächen des Hauptventilkörpers 121.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

1. 641879

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zur Signalwandlung für die Umwandlung eines elektronischen Signals in ein pneumatisches Signal, mit einer Magnetspule mit Klappanker und Rückstellfeder und mit einem an eine Druckluftquelle anschliessbaren Vorsteuerventil, das zur Betätigung eines Hauptventils dient und eine Steueröffnung besitzt, die mit dem Klappanker in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen dem Vorsteuerventil (28) und einem Druckluftanschluss (31) eine erste Drosseleinrichtung (36) besitzt und an der Steueröffnung (19) mit einer vom Klappanker (18) beeinflussten zweiten Drosseleinrichtung (74) versehen ist und dass der 'Klappanker (18) bei nicht erregter Magnetspule (17) mit einer solchen Kraft auf die zweite Drosselemrichtung (74) wirkt, dass sich im Ruhezustand ein vom Versorgungsdruck (P) unabhängiger konstanter Steuerdruck aufbaut.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (84) des Klappankers (18) vorgespannt ist und dem konstanten Steuerdruck (p) entgegenwirkt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drosseleinrichtung (74) eine in einer Bohrung (71) verschiebbar geführte Kugel (78) aufweist, die zwischen dem freien Ende des Klappankers (18) und einem entsprechenden Sitz (77) an der Steueröffnung (19) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappanker (18) um sein von der zweiten Drosseleinrichtung (74) entfernteres Ende schwenkbar ist und dort mit einem abstehenden Stift (81) versehen ist, an welchem die Rückstellfeder (84) angreift, und dass ein federbelasteter Betätigungsknopf (88) vorgesehen ist, der auf das freie Ende des Stiftes (81) wirkt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappanker (18) in seiner durch die Federkraft der Rückstellfeder (84) bestimmten Ruhestellung unter Bildung eines graduellen Luftspalts schräg zur Polfläche (82) der Magnetspule (17) angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (28) mit einer Membran (51) versehen ist, deren eine Seite im Ruhezustand dem konstanten Steuerdruck (p) und deren andere Seite einem vom Versorgungsdruck (P) abgeleiteten zweiten vorzugsweise konstanten Druck ausgesetzt ist, wobei letzterer kleiner als der konstante Steuerdruck (p) ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (28) einen mittig in der Membran (51) aufgehängten Stössel (53) besitzt, der mit einem zusätzlichen Vorsteuerventil (123,126) in Wirkverbindung steht.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (28) und eine Baueinheit (29), bestehend aus dem zusätzlichen Vorsteuerventil (123, 126) und dem Hauptventil, in einer Gehäusebohrung (26) übereinander angeordnet sind und eine erste Steuerungseinheit (12) bilden.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der ersten Steuerungseinheit (12) eine zweite Steuerungseinheit (13), bestehend aus einem Vorsteuerventil (28') und einem zusätzlichen Vorsteuerventil sowie einem Hauptventil, in einer zweiten Gehäusebohrung (27) vorgesehen ist, die denselben vom Versorgungsdruck (P) abgeleiteten konstanten Drücken ausgesetzt ist und vorzugsweise umgekehrt wie bei der ersten Steuerungseinheit (12) betätigbar ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (51) des Vorsteuerventils (28') der zweiten Steuerungseinheit (13) auf der einen Seite mit dem zweiten abgeleiteten niedrigeren Druck und auf der anderen Seite mit dem im Ruhezustand konstanten Steuerdruck (p) beaufschlagt ist.

    s 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite abgeleitete konstante Druck zwischen zwei weiteren Drosseleinrichtungen (37,41) herrscht.
11. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-lo net, dass zwischen der ersten und zweiten Drosseleinrichtung

    (36,74) bzw. den weiteren Drosseleinrichtungen (37,41) Ser-voräume (E, F) vorgesehen sind, die durch die Membran (51) des Vorsteuerventils (28,28') getrennt sind.
12. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge-i5 kennzeichnet, dass die in Strömungsrichtung betrachtet jweils hintere Drosseleinrichtung (41,74) der ersten und zweiten Drosseleinrichtung (36,74) bzw. der weiteren Drosseleinrichtung (37) mit einer offenen Rück-oder Entlüftungsleitung (Zh Z2) verbunden sind.

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