DE3017321C3 - Dämpfungsvorrichtung für Meß- oder Regelgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gattungsgemäße Dämpfungsvor­ richtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Diese Dämpfungsvorrichtung ist insbesondere für Meß- und Regelgeräte bestimmt, deren bewegliche oder schwingende Teile eine Dämpfung erhalten. Dies ist beispielsweise bei Meßgerä­ ten mit Rückführeinrichtung wichtig.

Solche Dämpfungen sollen einerseits möglichst reibungsfrei arbeiten, andererseits aber auch die Schwingungen der beweglich gelagerten Teile des jeweiligen Gerätes im richtigen Maße dämpfen, weil bei zu hoher Dämpfung das Gerät zu langsam arbeitet, während bei zu geringer Dämpfung die Einstellungszeit zu lang ist. Aus der DE-PS 16 25 619 sind Flüssigkeitsdämpfungen bekannt, bei denen die Dämpfungsflüs­ sigkeit oder ein gasförmiges Dämpfungsmedium wie Luft zwischen einem kolbenförmigen und einem zylindrischen Teil vorgesehen ist. Der die Dämpfungsflüssigkeit enthaltende Raum oder Zylinder muß hierbei durch eine Dichtung nach außen abgeschlossen werden, damit die Dämpfungsflüssigkeit darin verbleibt und vor allem bei Dämpfungsbewegungen nicht austritt. Die Dämpfung wird dadurch entsprechend aufwendig und platzbeanspruchend, erfordert besondere Montagearbeiten und ist schwierig einzustellen.

Aus der FR-PS 10 25 771 ist eine gattungsgemäße Dämpfungsvor­ richtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, bei welcher der bewegliche Hebelarm eine Rotationsschwingung ausführt, so daß die Relativbewegung der beiden Spaltwandun­ gen eine Scherbewegung darstellt. Derartige Anordnungen erfordern einen beträchtlichen Zentrierungsbedarf, um eine über die gesamte Schwingungsweite des Hebelarms konstante Dämpfung zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Dämpfungsvorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß eine weitgehende Störungsunempfindlichkeit bei geringerem Zentrierungsbedarf erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik erfolgt die Bewegung der Spaltwandungen bei der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung aufeinander zu bzw. voneinander weg. Die funktionale und die wirkungsgemäße Dämpfung sind also vektoriell gleichgerichtet. Das hat zur Folge, daß die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung in der parallel zum Spalt verlaufenden Richtung sehr störungsunempfindlich ist. Auch eine sehr ungenaue Zentrierung kann daher die Wirkungs­ weise der Vorrichtung nicht negativ beeinflussen.

Die Dämpfungsflüssigkeit besteht vorzugsweise aus einem ölartigen Stoff, der folgende Eigenschaften aufweist: Die Verdampfungsgeschwindigkeit des Stoffes ist so niedrig, daß die Dämpfungsfunktion der Flüssigkeit während der gesamten Lebensdauer des mit der Dämpfung versehenen Gerätes gewähr­ leistet ist; ferner soll sich die Flüssigkeit unter dem Einfluß von äußeren Einwirkungen wie insbesondere Lichtstrah­ lung und Luftsauerstoff nicht verändern; und schließlich soll die Viskosität der Flüssigkeit möglichst unabhängig von der Temperatur sein. Ein notwendiges Kriterium für die Auswahl einer geeigneten Dämpfungsflüssigkeit besteht darin, daß die Grenzflächenspannung der Dämpfungsflüssigkeit gegenüber der Luft größer ist als diejenige gegenüber den sie begrenzenden Spaltwandungen. Als sehr geeignet haben sich Silikonöle wie Dimethylpolysiloxan erwiesen.

Als Material für die mit einer solchen Dämpfungsflüssigkeit in Berührung kommenden Spaltwandungen, die sich relativ zueinander bewegen und den die Dämpfungsflüssigkeit aufneh­ menden Spaltraum begrenzen, kommen erfindungsgemäß insbeson­ dere polymere fluorierte Kohlenwasserstoffe in Betracht, wie z. B. das unter dem Namen "Teflon" bekannte Polytetrafluor­ ethylen, Copolymere aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpro­ pylen od. dgl.

Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung kann in Meß- und Regelgeräten mit beweglichen, zu dämpfenden Bauteilen, insbesondere bei Geräten mit einem Düse-Prallplat­ ten-System und Rückführung eingesetzt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen beispielhaft veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 in teilweise geschnittener Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer vorteilhaften Abwandlung der Dämpfungsvorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 3 im Längsschnitt einen Meß- und Stellumformer mit einer Dämpfungsvorrichtung nach Fig. 1.

Die Dämpfungsvorrichtung ist an einem Hebelarm 1 angeordnet, der in einem Gelenkpunkt 2 drehbar oder schwingbar gelagert ist. Der Hebelarm 1 kann sich z. B. in einem Meß- oder Regelgerät wie z. B. in einem 1/p-Umformer befinden, wo er zu Schwingungen neigt, die gedämpft werden sollen.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung ist am freien Ende des Hebelarms 1 ein beweglicher, bei­ spielsweise kreisförmiger Teller 3 befestigt, dem in einem geeigneten Abstand ein praktisch ortsfester, ebenfalls kreisförmiger Teller 4 gegenüberliegt. Der Teller 4 hat zweckmäßigerweise einen größeren Durchmesser als der Teller 3. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Berührungsfläche des beweglichen Tellers 3 um mindestens 10% kleiner ist als diejenige des unbeweglichen Tellers 4. Allerdings kann unter gewissen Umständen auch der bewegliche Teller 3 einen größeren Durchmesser als der Teller 4 aufweisen. Ferner ist es von Vorteil, den Umfangsrand 3′ bzw. 4′ eines oder jedes Tellers 3 bzw. 4 zum Dämpfungsspalt 5 durch Kegelflächen mit einem Basiswinkel von weniger als 90°, beispielsweise etwa 45°, zu begrenzen.

Um den Abstand der beiden Teller 3 und 4 und damit die Größe des Dämpfungsspaltes 5 einstellen zu können, ist wenigstens einer von ihnen, gemäß Fig. 2 der ortsfeste, größere Teller 4, in Richtung seiner Mittelachse verstellbar angeordnet. Zu diesem Zweck kann der Teller einfach am freien Ende eines Gewindestiftes 6 befestigt sein, der in einer Gewindebohrung eines ortsfesten Bauteiles 8 verschraubbar und mittels einer Gegenmutter 9 feststellbar ist.

In dem Dämpfungsspalt 5 zwischen den beiden Tellern 3 und 4 befindet sich nun eine den Dämpfungsspalt im wesentlichen ausfüllende Menge einer Dämpfungsflüssigkeit 10 der eingangs definierten Art, beispielsweise ein Silikonöl wie Dimethyl­ polysiloxan. Im Zusammenwirken mit dieser Dämpfungsflüssig­ keit ist es wesentlich, daß die mit der Dämpfungsflüssigkeit in Berührung kommenden Wandungen der Teller 3 und 4 bzw. der Einfachheit halber die vollständigen Teller selbst aus einem Material der eingangs definierten Art, beispielsweise einem polymeren fluorierten Kohlenwas­ serstoff wie Polytetrafluorethylen bestehen. Bei kombinierter Verwendung solcher Stoffe bzw. solcher Materialien als Dämpfungsflüssigkeit bzw. Wandungsmaterial bleibt die Dämpfungsflüssigkeit 10 ohne weitere zusätzliche Maßnahmen in dem Dämpfungsspalt 5 zwischen den beiden Tellern 3 und 4. Bei auftretenden Schwingungsbewegungen des Hebelarms 1 und damit des Tellers 3 wird die Dämpfungsflüssigkeit 10 mehr oder weniger aus dem Dämpfungsspalt 5 verdrängt, wobei sie etwa wulstförmig am Umfang des Dämpfungsspaltes bzw. der Teller hervortritt, während sie bei Umkehr der Bewegung wieder zurück in den Dämpfungsspalt gezogen wird. Die Dämpfungsflüs­ sigkeit wird bei diesem Vorgang abwechselnd gewissermaßen auf Druck oder Zug beansprucht.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung stellt eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 2 dar. Hier trägt der bewegliche Teller 3 an seiner dem Teller 4 gegenüberlie­ genden Seite noch eine vorspringende, kreisförmige Scheibe 11 aus Tetrafluorethylen od. dgl. Die Dämpfungsflüssigkeit 10 kann sich dabei also zwischen dem ortsfesten Teller 4 und der Scheibe 11 halten und dort in dem Dämpfungsspalt zwischen diesen Teilen bei Schwingungsbewegungen des Hebelarms 1 "atmen". Der den Teller 4 tragende Gewindestift 6 ist am Bauteil 8 mittels zweier Muttern 12 und 13 ein- und fest­ stellbar befestigt.

Der Dämpfungsspalt 5 zwischen den beiden Tellern 3 und 4 muß nicht in jedem Falle waagerecht angeordnet sein. Auch bei einer Schrägstellung des Dämpfungsspaltes kann die Dämpfungs­ flüssigkeit 10 zwischen den sie begrenzenden Wandungen bleiben, vorausgesetzt daß diese aus Polytetrafluorethylen oder einem äquivalent wirkenden Material bestehen.

Als ein Beispiel für die praktische Anwendung einer Dämpfungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 3 schematisch ein elektro-pneumatischer 1/p Meß- und Stellumformer gezeigt. Dem Hebelarm 1 der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtun­ gen entspricht in Fig. 3 ein Hebelarm 27, der mittels eines Kreuzfedergelenks 28 am Grundkörper 29 des Gerätes schwing­ bar gelagert ist. Am freien Ende des Hebelarms 27 ist eine Ringspule 30 befestigt, der durch Leitungen 31 und 32 die elektrischen Impulse eines elektronischen Meßgerätes, z. B. eines Temperaturmeßgerätes, zugeführt werden. Die Ringspule 30 taucht in den entsprechenden Ringspalt 33 eines im Grundkörper 29 angeordneten Permanentmagneten 34. Gegenüber einer am Hebelarm 27 vorgesehenen Prallplatte 35 befindet sich eine Düse 36, die über eine Leitung 37 und eine Drossel 38 mit der bei Z eintretenden Zuluft gespeist wird. Das Düsen-Prallplatten-System steuert in bekannter Weise den an die Leitung 37 angeschlossenen Verstärker 39, dessen Aus­ trittsleitung 40 über einen Impulsraum 41 zu der den Stelldruck PA abgebenden Ausgangsdruckleitung 42 führt. Ein in den Impulsraum 41 ragender Rückführbalg 43 ist mit dem Hebelarm 27 durch eine Balgstange 44 verbunden, wodurch das Hebelsystem ausgewogen wird. Eine mit 45 bezeichnete Vorrichtung dient zur Regulierung der Nullstellung des Systems. Die Dämpfungsvorrichtung gemäß Fig. 1, die nur wenig Platz beansprucht, ist beispielsweise gleich neben dem Düsen-Prallplatten-System zwischen dem Hebelarm 27 und einem Bauteil 46 des Gerätes angeordnet. Die Dämpfungsflüssigkeit 10 ist zwischen dem beweglichen, mit dem Hebelarm 27 verbundenen Teller 3 und dem ortsfesten, jedoch in der Höhe einstellbaren Teller 4 eingebracht. Dies kann z. B. nach der Montage des Gerätes leicht mit Hilfe einer Pipette geschehen, weil die Dämpfungsflüssigkeit von selbst bestrebt ist, sich zwischen die Wandungen der Teller 3 und 4, die vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen bestehen, in den Dämpfungsspalt 5 einzuziehen und dort zu bleiben. Die beim Betrieb des Gerätes auftretenden Schwingungen des Hebelarms 27 werden dann von der Dämpfungsvorrichtung wirksam und reibungslos gedämpft.

Claims (4)

1. Dämpfungsvorrichtung für Meß- oder Regelgeräte mit beweglichem Hebelarm, mit einem zwischen einer gerätefesten ersten Spaltwandung und einer mit dem Hebelarm verbundenen beweglichen Spaltwandung gebildeten Dämpfungsspalt, der eine abgesehen von den Spaltwandungen offen mit der Atmosphäre kommunizierende Dämpfungsflüssigkeit enthält, deren Grenzflächenspannung gegenüber der Luft größer ist als diejenige gegenüber den sie begrenzenden Spaltwandungen, wobei die Spaltwandungen eben und parallel zueinanderliegend und mit einstellbarem gegenseitigen Abstand ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Funktion des Meß- oder Regelgerätes bedingte Relativbewegung der Spaltwandungen (3, 4) eine Translationsbewegung in Richtung der Flächennormalen der Spaltwandungen ist, und daß die Spalt­ wandungen (3, 4) als Teller ausge­ bildet sind.

2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche der beweglichen Spaltwandung (3) um mindestens 10% kleiner ist als diejenige der unbeweglichen Spaltwandung (4).

3. Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsränder (3′, 4′) der Spaltwandungen (3, 4) zum Dämpfungsspalt (5) durch Kegelflächen mit einem Basiswinkel von weniger als 90° begrenzt sind.

4. Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltwandungen (3, 4) aus polymeren fluorier­ ten Kohlenwasserstoffen bestehen.