DE1063903B

DE1063903B - Device for automatic regulation of the speed of drives operated by a pressure medium

Info

Publication number: DE1063903B
Application number: DES37239A
Authority: DE
Inventors: Cosby Donald Philip Smallpeice
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-01-20
Filing date: 1954-01-20
Publication date: 1959-08-20

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFT 1 063PATENT LETTER 1 063

ANMELDETAG:REGISTRATION DAY:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFr:ISSUE OF
PATENT LETTER:

kl. 60 30kl. 60 30

INTERNAT. KL. G 05 bINTERNAT. KL. G 05 b

20. J A N U A R 195420. J A N U A R 1954

20. AUGUST 1959 4. FEBRUAR 1960AUGUST 20, 1959 FEBRUARY 4, 1960

stimmt Oberein mit auslegeschriftagrees with the exposition

1063 903 (S 37239 I a/60)1063 903 (S 37239 I a / 60)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Regulieren der Geschwindigkeit von durch ein Druckmedium betätigten Antrieben, bestehend aus einem Druckregler, der in einer Leitung liegt, durch die dem Antrieb das Druckmedium zugeführt wird, und Mitteln, die auf Grund der Belastung des Antriebes durch den Rückstau betätigt· werden, um den Druckregler in Abhängigkeit von dem Rückstau automatisch zu verstellen.The invention relates to a device for automatically regulating the speed of actuators operated by a pressure medium, consisting of a pressure regulator, which is in a line lies through which the pressure medium is fed to the drive, and means that are based on the load of the drive operated by the back pressure to activate the pressure regulator depending on the back pressure to be adjusted automatically.

Derartige Vorrichtungen sind erforderlich, um zu verhindern, daß bei nur geringer Belastung oder im unbelasteten Zustand die Arbeitsgeschwindigkeit des Antriebes in unerwünschtem Maße ansteigt. Insbesondere gilt das bei einem Antrieb, der aus Kolben und Zylinder besteht und mit Druckluft arbeitet, wobei der Kolben eine Hebevorrichtung betätigt. Bei diesen Antrieben ist es wünschenswert, unabhängig von der jeweiligen Belastung eine möglichst konstante Arbeitsgeschwindigkeit einzuhalten.Such devices are necessary to prevent that with only low load or im In an unloaded state, the operating speed of the drive increases to an undesirable extent. In particular this applies to a drive that consists of a piston and cylinder and works with compressed air, whereby the piston actuates a lifting device. With these drives it is desirable regardless of the to maintain a working speed that is as constant as possible for each load.

Es sind bereits Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen der Druckregler durch eine Membran in zwei Kammern unterteilt wird, wobei der einen Seite der Membran ein Steuerdruck zugeführt wird, während auf der anderen Seite eine Drossel liegt, die entsprechend dem auf die Membran einwirkenden Druck verstellt wird. Bei dieser Vorrichtung wird als Steuerdruck der auf der nicht beaufschlagten Seite des Kolbens wirkende Druck verwendet, so daß diese Einrichtung nur für doppeltwirkende Kolben verwendet werden kann. Außerdem ist der Druckregler in einer Nebenschlußleitung angeordnet, so daß bei geringer Belastung der Verbrauch an Arbeitsmedium" beträchtlich ansteigt, da je nach dem Druck auf der der beaufschlagten Kolbenseite gegenüberliegenden Seite ein mehr oder weniger großer Teil des Mediums in den Vorratsbehälter zurückströmt. Diese Anordnung, die bei Verwendung eines flüssigen Mediums noch vertretbar wäre, ist jedoch bei Verwendung von Druckluft außerordentlich unwirtschaftlich, da bei geringer Belastung des Arbeitskolbens die Fördereinrichtung stets so arbeitet, als ob der Kolben maximal belastet ist.Devices have already been proposed in which the pressure regulator is through a membrane is divided into two chambers, one side of the membrane is supplied with a control pressure, while on the other side there is a throttle corresponding to the one acting on the membrane Pressure is adjusted. In this device, the control pressure on the non-pressurized side is used of the piston acting pressure is used, so this device is only used for double-acting pistons can be. In addition, the pressure regulator is arranged in a bypass line, so that at low Load the consumption of working medium "increases considerably, as depending on the pressure on the the side opposite the acted upon piston side a more or less large part of the medium flows back into the reservoir. This arrangement, when using a liquid medium would still be justifiable, but is extremely uneconomical when using compressed air, since it is less Load on the working piston the conveyor always works as if the piston is at its maximum is burdened.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird ein in der Zufuhrleitung liegender Steuerkolben verwendet, der drehbar und axial verschieblich angeordnet und mit. ringförmigen Aussparungen versehen ist, die mit in der Ventilbohrung vorhandenen, teils ringförmigen, teils bogenförmigen Aussparungen oder Nuten in Verbindung kommen können. Hierdurch werden in ihrer Größe einstellbare Öffnungen und Entlastungsräume erzeugt, die in Verbindung mit den Aussparungen hydraulische Widerstände und dadurch Druckabfälle hervorrufen, die den Zufluß- oder Abflußdruck regeln. Bei dieser Einrichtung spricht das Vorrichtung zum automatischen RegulierenIn another known device, a control piston located in the supply line is used, the rotatable and axially displaceable arranged and with. annular recesses is provided, the with partly annular, partly arc-shaped recesses or in the valve bore Grooves can come into contact. As a result, openings and adjustable in size Relief spaces generated, which in connection with the recesses hydraulic resistances and thereby Cause pressure drops that regulate the inlet or outlet pressure. That speaks for this facility Automatic regulation device

der Geschwindigkeitthe speed

von durch ein Druckmediumof through a print medium

betätigten Antriebenactuated drives

Patentiert für:Patented for:

10 Cosby Donald Philipps Smallpeice, 10 Cosby Donald Philipps Smallpeice,

Swanwick Shore, Southampton,Swanwick Shore, Southampton,

Hampshire (Großbritannien)Hampshire (Great Britain)

Cosby Donald Philipps Smallpeice, Swanwick Shore, Southampton, Hampshire (Großbritannien),Cosby Donald Philipps Smallpeice, Swanwick Shore, Southampton, Hampshire (Great Britain),

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Regelventil also auf Änderungen des Förderdruckes an. Um eine konstante Fördermenge zu erhalten, müßte bei dieser Vorrichtung bei Verwendung von Druckluft oder eines anderen gasförmigen Mideums ein konstanter Förderdruck vorausgesetzt werden, der jedoch weitere Regeleinrichtungen erforderlich macht. Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zurControl valve therefore reacts to changes in the delivery pressure. To get a constant flow rate, would have to with this device when using compressed air or another gaseous medium a constant delivery pressure must be assumed, which, however, requires additional control equipment. The aim of the invention is to provide a device for

automatischen Regulierung der Geschwindigkeit eines Antriebes zu schaffen, bei der diese Nachteile vermieden werden und die insbesondere sowohl für flüssige als auch gasförmige Medien verwendet werden kann.to create automatic regulation of the speed of a drive in which these disadvantages are avoided and which are used in particular for both liquid and gaseous media can.

Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der in der Zufuhrleitung liegende Druckregler aus zwei durch eine Membran getrennten Kammern besteht sowie einem mit der Membran über Zwischenglieder verbundenen Ventil, durch das das Druckmedium aus einer Zuleitung in die untere, mit einem Auslaß ausgestattete Kammer strömt, und daß die obere Kammer über eine Zuleitung das unter dem Druck des Rückstaus des Antriebs befindliche Medium erhält, das auf die Membran einwirkt und dadurch den Öffnungsgrad des Ventils derart steuert, daß der Druck in der Kammer in Abhängigkeit von der Belastung des Antriebs geregelt wird.According to the invention, this object is achieved in that the pressure regulator located in the supply line consists of two chambers separated by a membrane and one with the membrane over it Intermediate members connected valve through which the pressure medium from a supply line in the lower, with an outlet equipped chamber flows, and that the upper chamber via a supply line that below the Pressure of the backflow of the drive receives the medium located, which acts on the membrane and thereby controls the degree of opening of the valve so that the pressure in the chamber as a function of the load of the drive is controlled.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wirkt also auf der einen Seite der Membran der Rückstau des Antriebs, d. h. der Gesamtdruck der Strömung, der sich je nach der Belastung ändert, während aufIn the device according to the invention, the back pressure acts on one side of the membrane of the drive, d. H. the total pressure of the flow, which changes depending on the load while on

909 706/270909 706/270

der anderen Seite der Membran nur der statische Druck der Strömung wirkt. Die auf die Membran einwirkende Differenzkraft, die dem dynamischen Druck entspricht, beeinflußt das Reglerventil derart, daß der Druckabfall im Druckregler entsprechend der auf den Kolben der hydraulischen Einrichtung einwirkenden Kraft verändert wird.on the other side of the membrane only the static pressure of the flow acts. The one acting on the membrane Differential force, which corresponds to the dynamic pressure, affects the regulator valve in such a way that the Pressure drop in the pressure regulator corresponding to that acting on the piston of the hydraulic device Force is changed.

Die Regelung geschieht bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung also allein durch die einwirkenden Drücke; um jedoch^Neine feinfühlige Einstellung des Reglers vornehmen zu können, ist nach einem weiteren Merkmal in der oberhalb der Membran liegenden Kammer zwischen einem manuell einstellbaren Regulierkopf und der Membran eine Feder angeordnet, die einen gewünschten Druck auf die Membran ausübt, um das Ventil anfangs bis zu einem ge\vünschten Betrag zu öffnen. Um die Regelung noch feinfühliger zu machen, kann auch das Ventil durch eine Feder gegen den Ventilsitz gedrückt werden.In the device according to the invention, the regulation takes place solely through the acting pressures; be able to carry around, however, ^N is a sensitive adjustment of the regulator is arranged according to a further feature in the lying above the diaphragm chamber between a manually adjustable Regulierkopf and the membrane, a spring that applies a desired pressure to the diaphragm to the valve initially to open to a desired amount. In order to make the regulation even more sensitive, the valve can also be pressed against the valve seat by a spring.

Die Zeichnung veranschaulicht die Vorrichtung nach der Erfindung in Anwendung auf einen pneumatischen Antrieb aus Kolben und Zylinder, der den Antrieb einer Hebevorrichtung bildet, um dessen Arbeitsgeschwindigkeit auf einen im wesentlichen konstanten Wert zu halten.The drawing illustrates the device according to the invention applied to a pneumatic one A piston and cylinder drive that drives a lifting device to increase its working speed to be kept at a substantially constant value.

In der Zeichnung ist der Druckregulator mit A, der Antrieb aus Kolben und Zylinder mit B und ein von Hand zu betätigendes Steuerventil für diesen Antrieb mit C bezeichnet.In the drawing, the pressure regulator is denoted by A, the piston and cylinder drive is denoted by B and a manually operated control valve for this drive is denoted by C.

Das bewegliche Element des Druckregulators 10 trägt einen Dichtring 11, der mit einem ringförmigen Ventilsitz 12, der Teil eines Ringes 13 ist, zusammenwirkt. Der Ring 13 liegt in einer in dem Regulatorteil 15 liegenden ringförmigen Warze 14. Der Ring wird durch ein Führungselement 16 gehalten, das in diese Warze eingeschraubt ist und hierbei einen Flansch des Ringes gegen einen Absatz 17 drückt. Zwischen dem Flansch und dem Absatz liegt ein Dichtring 18. Eine Feder 19 drückt den Dichtring 11 gegen den Ventilsitz 12.The movable element of the pressure regulator 10 carries a sealing ring 11 with an annular Valve seat 12, which is part of a ring 13, cooperates. The ring 13 lies in one in the regulator part 15 lying annular wart 14. The ring is held by a guide element 16, which in this wart is screwed in and presses a flange of the ring against a shoulder 17. A sealing ring 18 lies between the flange and the shoulder. A spring 19 presses the sealing ring 11 against the valve seat 12.

Auf den ersten Teil des Regulatorgehäuses 15 ist ein zweiter Teil 20 aufgeschraubt. Beide Teile besitzen ringförmige, einander zugewandte Flächen, zwischen denen eine Membran festgeklemmt wird, die das Innere des Gehäuses in zwei Kammern 22 und 23 teilt. Zwischen dem Teil 20 und der Membran liegt eine Reibscheibe 24.A second part 20 is screwed onto the first part of the regulator housing 15. Own both parts annular, facing surfaces between which a membrane is clamped, the divides the interior of the housing into two chambers 22 and 23. Between the part 20 and the membrane lies a friction disk 24.

Ein von Hand verstellbarer hohl ausgeführter Regulierkopf 25 ist in eine Bohrung eines Ansatzes 26 des Teiles 20 eingeschraubt und dichtet so die Kammer 23 ab. In diesem Kopf liegt ein Ende einer Regulierfeder 27 an, deren anderes Ende auf einer kreisförmigen festen Auflage 28 aufliegt, die gegen die Membran drückt. Die Membran drückt wiederum gegen eine zweite feste Auflage 29, die an einer Führungsstange 30 des beweglichen Elements 10 befestigt ist, die durch die Führung 16 hindurchgeht.A manually adjustable, hollow regulating head 25 is inserted into a bore of a shoulder 26 of the part 20 is screwed in and thus seals the chamber 23. One end of a regulating spring is located in this head 27, the other end of which rests on a circular fixed support 28, which against the Diaphragm presses. The membrane in turn presses against a second fixed support 29, which is attached to a guide rod 30 of the movable member 10 which passes through the guide 16 is fixed.

Von einer Hauptdruckleitung 31 kommend tritt Druckluft in das Innere der ringförmigen Warze 14 ein und gelangt unter das bewegliche Element 10. Wenn der Regulierkopf 25 so weit herabgedreht ist, daß die Feder 27 über die Membran einen ausreichenden Druck ausübt, um das bewegliche Element 10 von dem Ventilsitz 12 abzuheben, kann das Druckmedium in die Kammer 22 eintreten. Während sich der Druck in der Kammer 22 aufbaut, wirkt er gegen die dieser Kammer zugewandte Seite der Membran 21 und damit gegen den Druck der Feder 27, wodurch die Stellung des Elements 10 relativ zum Ventilsitz 12 so eingestellt wird, daß die Luft die Kammer 22 über die Auslaßleitung 32 mit dem gewünschten Druck verläßt.Coming from a main pressure line 31, compressed air enters the interior of the annular protrusion 14 and comes under the movable element 10. When the regulating head 25 is turned down so far, that the spring 27 exerts sufficient pressure via the membrane to move the movable element 10 Lifting off the valve seat 12, the pressure medium can enter the chamber 22. While the pressure builds up in the chamber 22, it acts against the side of the membrane facing this chamber 21 and thus against the pressure of the spring 27, whereby the position of the element 10 relative to the valve seat 12 is adjusted so that the air enters the chamber 22 via the outlet line 32 at the desired pressure leaves.

Die Rohrleitung 32 steht mit dem Gehäuse 33 des Steuerventils C in Verbindung. Dieses Steuerventil besitzt eine Innenbohrung, in der ein Kolben 34 ararbeitet, der einen querverlaufenden Durchgang 35 aufweist. Der Kolben kann durch einen Knopf 36 gegen eine Druckfeder 37 gedrückt werden, wodurch über den Durchgang 35 eine Verbindung zwischen der Rohrleitung 32 und einer weiteren Rohrleitung 38, die zum Zylinder 39 des Antriebs B führt, hergestellt wird. Das Ventilgehäuse 33 ist an einem Ende mit einer Endplatte 40 abgeschlossen, in der sich eine Bohrung befindet, in der eine Stange 41 des Kolbens 34 geführt wird. Rund um die Bohrung sind an ihrem Rand Nuten 42 angebracht, um Druckänderungen in diesem Ende des Zylinders zu verhindern, wenn der Kolben in diesem bewegt wird. An seinem anderen Ende ist das Ventilgehäuse in ähnlicher Weise mit einer Endplatte 43 versehen, die für den gleichen Zweck eine Mittelbohrung 44 aufweist.The pipe 32 is in communication with the housing 33 of the control valve C. This control valve has an inner bore in which a piston 34, which has a transverse passage 35, works. The piston can be pressed against a compression spring 37 by a button 36, whereby a connection between the pipeline 32 and a further pipeline 38, which leads to the cylinder 39 of the drive B , is established via the passage 35. The valve housing 33 is closed at one end with an end plate 40 in which there is a bore in which a rod 41 of the piston 34 is guided. Grooves 42 are made around the bore at its edge to prevent pressure changes in that end of the cylinder when the piston is moved therein. At its other end the valve housing is similarly provided with an end plate 43 which has a central bore 44 for the same purpose.

Der Antrieb B arbeitet in der gezeigten Ausführung nur in einer Richtung. Das durch die Rohrleitung 38 in den Zylinderraum 45 eintretende Di uckmedi.um bewegt den Kolben 46 in der Zeichnung nach oben, wobei die Kraft durch eine Kolbenstange 47 auf die Last (nicht gezeigt) übertragen wird. Der Zylinderraum 45 steht weiter über eine Rohrleitung 48 mit der Kammer 23 oberhall) der Membran 21 des Druckregulators A in Verbindung.In the embodiment shown, drive B only works in one direction. The pressure medium entering the cylinder space 45 through the pipeline 38 moves the piston 46 upward in the drawing, the force being transmitted to the load (not shown) by a piston rod 47. The cylinder space 45 is also connected to the chamber 23 above the diaphragm 21 of the pressure regulator A via a pipe 48.

Im Betrieb wird der Regulierkopf 25 so weit verstellt, daß das Ventil 11, 12 um einen gewünschten Betrag geöffnet wird, wodurch ein entsprechender Druckabfall zwischen den Rohrleitungen 31 und 32 entsteht, wenn das Steuerventil C geöffnet ist.In operation, the regulating head 25 is adjusted so far that the valve 11, 12 by a desired Amount is opened, whereby a corresponding pressure drop between the pipes 31 and 32 occurs when the control valve C is open.

Bei unbelasteter Kolbenstange 47 wird der Druck in der Zylinderkammer 45 durch den Druckregulator A so eingestellt, daß der Kolben 46 mit einer gewünschten niedrigen Geschwindigkeit arbeitet. Wenn die Kolbenstange 47 dann gegen eine Last arbeitet, entsteht in dem Raum 45 ein Rückstau, der über die Leitung 48 in die Kammer 23 übertragen wird. Durch diesen Rückstau drückt die Membran das bewegliche Element 10 nach unten und vergrößert damit die öffnung des Ventils 11, 12. Hierdurch wird der Druckabfall zwischen den Rohrleitungen 31, 32 kleiner, so daß ein höherer Druck über die Rohrleitung 32 und das Steuerventil C in den Zylinderraum 45 gelangt und hier die höhere Belastung ausgleicht. Auf diese Weise wird sich der Kolben 46 mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit bewegen wie im unbelasteten Zustand.With the piston rod 47 unloaded, the pressure in the cylinder chamber 45 is adjusted by the pressure regulator A so that the piston 46 operates at a desired low speed. When the piston rod 47 then works against a load, a back pressure arises in the space 45, which is transferred via the line 48 into the chamber 23. As a result of this back pressure, the membrane presses the movable element 10 downwards and thus enlarges the opening of the valve 11, 12. This reduces the pressure drop between the pipes 31, 32, so that a higher pressure via the pipe 32 and the control valve C into the Cylinder space 45 arrives and compensates for the higher load here. In this way, the piston 46 will move at approximately the same speed as in the unloaded condition.

Zum Absenken des Kolbens 46 wird der Knopf 36 des Steuerventils losgelassen. Der Kolben wird dann durch die Feder 37 bewegt, und die Rohrleitung 38 kommt in Verbindung mit einer Auslaßöffnung 49. Um es zu ermöglichen, daß der Durchgang 35 sowohl mit der Rohrleitung 32 als auch mit der Auslaßöffnung 49 in Verbindung kommt, ist, wie gezeigt, dieser Druchgang mit seitlichen Verlängerungsnuten 50 und 51 versehen. Selbstverständlich können auch Steuerventile anderer Bauart verwendet werden.To lower the piston 46, the button 36 of the control valve is released. The piston will then moved by the spring 37, and the conduit 38 comes into communication with an outlet port 49. In order to enable the passage 35 to communicate with both the conduit 32 and the outlet opening 49 comes into connection, is, as shown, this passage with lateral extension grooves 50 and 51 provided. Control valves of other types can of course also be used.

Obwohl die Erfindung im vorstehenden in Anwendung auf einen pneumatischen Antrieb, bestehend aus Kolben und Zylinder, für eine Hebevorrichtung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Sie ist vielmehr in gleicher, Weise anwendbar, um die Geschwindigkeit solcher Antriebe, seien sie in einer Richtung oder auch in beiden Richtungen wirkend, zu regulieren, auch wenn diese fürAlthough the invention in the above applied to a pneumatic drive, consisting of Pistons and cylinders, has been described for a lifting device, the invention is not limited to this limited. Rather, it is applicable in the same way to the speed of such drives, be they acting in one direction or in both directions, to regulate, even if this is for

andere Zwecke verwendet werden. Ferner kann sie in gleicher Weise auch auf andere Antriebstypen angewandt werden, ob diese nun pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden.other purposes may be used. It can also be used in the same way for other drive types whether they are operated pneumatically or hydraulically.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for automatically regulating the speed of drives actuated by a pressure medium, consisting of a pressure regulator which is located in a line through which the pressure medium is supplied to the drive, and means which are actuated due to the loading of the drive by the back pressure , in order to automatically adjust the pressure regulator as a function of the backflow, characterized in that the pressure regulator consists of two chambers (22, 23) separated by a membrane (21) and one with the membrane (21) via intermediate members (29, 30) connected valve (10, 12) through which the pressure medium flows from a supply line (31) into the lower chamber (22) equipped with an outlet (32), and that the upper chamber (23) via a supply line (48) the receives the medium located under the pressure of the backflow of the drive, where this acts on the membrane (21) and thereby controls the degree of opening of the valve (10, 12) in such a way that the pressure in the chamber (22) is dependent speed is controlled by the load on the drive (B) .

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a spring in the chamber (23) (27) arranged between a manually adjustable regulating head (25) and the membrane (21) is, by means of which a desired pressure can be exerted on the membrane (21) in order to Open the valve (10, 12) initially up to a desired amount.

Considered publications:
British Patent No. 685,754;
French patent specification No. 1 047 066.

1 sheet of drawings