JPH087631B2 - 調整装置 - Google Patents
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- JPH087631B2 JPH087631B2 JP4019905A JP1990592A JPH087631B2 JP H087631 B2 JPH087631 B2 JP H087631B2 JP 4019905 A JP4019905 A JP 4019905A JP 1990592 A JP1990592 A JP 1990592A JP H087631 B2 JPH087631 B2 JP H087631B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D16/00—Control of fluid pressure
- G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
- G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
- G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
- G05D16/0636—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane characterised by the loading device of the membrane, e.g. spring
-
- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
- G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
- G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
- G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
- G05D16/0655—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane
- G05D16/0661—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane characterised by the loading mechanisms of the membrane
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
- Y10T137/7737—Thermal responsive
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- Y10T137/7797—Bias variable during operation
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- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、調整装置であって、ダ
イヤフラムによって圧力室から分離されていて、ガスを
充填された基準圧力室と、ばね弾性部材とを備えてお
り、該部材が一方でダイヤフラムの面に、かつ他方で基
準圧力室のダイヤフラムに向いた側に支持されている形
式のものに関する。
イヤフラムによって圧力室から分離されていて、ガスを
充填された基準圧力室と、ばね弾性部材とを備えてお
り、該部材が一方でダイヤフラムの面に、かつ他方で基
準圧力室のダイヤフラムに向いた側に支持されている形
式のものに関する。
【０００２】
【従来技術】上記のような弁はＤＥ−ＰＳ９３２７６４
から公知である。
から公知である。
【０００３】公知の圧力調整器では弁閉鎖体の上方にベ
ローズ形の基準圧力室が存在し、基準圧力室が一定の圧
力でもって充填されており、この圧力は圧縮ばねと一緒
に閉鎖部材に対する総開放圧に加えられる。基準圧力室
は周囲大気と接続されており、そのために周囲大気にお
ける圧力変動は、大気圧が高まる場合には閉鎖部材に対
する圧力作用も高まり、あるいは大気圧が低下する場合
には低下せしめられるように作用する。したがって弁は
周囲圧力を考慮下に働く。
ローズ形の基準圧力室が存在し、基準圧力室が一定の圧
力でもって充填されており、この圧力は圧縮ばねと一緒
に閉鎖部材に対する総開放圧に加えられる。基準圧力室
は周囲大気と接続されており、そのために周囲大気にお
ける圧力変動は、大気圧が高まる場合には閉鎖部材に対
する圧力作用も高まり、あるいは大気圧が低下する場合
には低下せしめられるように作用する。したがって弁は
周囲圧力を考慮下に働く。
【０００４】種々の用途、特に航行および宇宙飛行につ
いてはガスを案内する管路および中でも圧力調整兼制御
装置は高い温度変動に曝される。周囲温度の変化ととも
にばね弾性部材の弾性モジュールも変わるので、ばね力
の定数に基く精確な圧力調整は高い費用をかけてのみ可
能であるにすぎない。例えばばね弾性部材としてばね鋼
（Ｘ１２クロムニッケル１７７）製の圧縮ばねを用いる
と、弾性モジュールが１℃につき約０．０４８９％変化
することが知られている。これは７０℃の代表的な温度
変化では約３．４％の調整ずれを見込まなければならな
いことを意味する。
いてはガスを案内する管路および中でも圧力調整兼制御
装置は高い温度変動に曝される。周囲温度の変化ととも
にばね弾性部材の弾性モジュールも変わるので、ばね力
の定数に基く精確な圧力調整は高い費用をかけてのみ可
能であるにすぎない。例えばばね弾性部材としてばね鋼
（Ｘ１２クロムニッケル１７７）製の圧縮ばねを用いる
と、弾性モジュールが１℃につき約０．０４８９％変化
することが知られている。これは７０℃の代表的な温度
変化では約３．４％の調整ずれを見込まなければならな
いことを意味する。
【０００５】このずれを回避したい場合には広い温度範
囲内で一定な弾性モジュールを有する特別なばね鋼の使
用が考えられるが、しかしこれは高価な実施形をもたら
す。その他に圧力調整器のばね力の温度補償を得るため
にばねに対してピストンを作用させることが提案され
た。ピストンは流体、例えばシリコンの貯蔵器と接続さ
れている。温度上昇の結果ばね力が弱まると流体が膨張
してピストンを、ひいてはばねをばねの調節力が相応し
て高まるような方向に移動させる。周囲温度が再び下が
ると、流体貯蔵器が収縮し、増大するばね力が一定の圧
力作用を与える（ＥＰ−Ａ−１１３４７０）。
囲内で一定な弾性モジュールを有する特別なばね鋼の使
用が考えられるが、しかしこれは高価な実施形をもたら
す。その他に圧力調整器のばね力の温度補償を得るため
にばねに対してピストンを作用させることが提案され
た。ピストンは流体、例えばシリコンの貯蔵器と接続さ
れている。温度上昇の結果ばね力が弱まると流体が膨張
してピストンを、ひいてはばねをばねの調節力が相応し
て高まるような方向に移動させる。周囲温度が再び下が
ると、流体貯蔵器が収縮し、増大するばね力が一定の圧
力作用を与える（ＥＰ−Ａ−１１３４７０）。
【０００６】この公知の装置は、１つにはピストン−シ
リンダ装置を単にばねに作用させることができるように
するためだけに面倒な構造が必要であり、更にはガス室
を流体貯蔵器から分離するために高価なシール手段が必
要であることが欠点である。少なからぬ量の流体を常時
用意することは高い重量のために航行および宇宙飛行の
領域でのこの公知の圧力調整器の使用を不適当なものと
する。その上に当該温度範囲内で凍結しない流体のみが
選択できるにすぎない。
リンダ装置を単にばねに作用させることができるように
するためだけに面倒な構造が必要であり、更にはガス室
を流体貯蔵器から分離するために高価なシール手段が必
要であることが欠点である。少なからぬ量の流体を常時
用意することは高い重量のために航行および宇宙飛行の
領域でのこの公知の圧力調整器の使用を不適当なものと
する。その上に当該温度範囲内で凍結しない流体のみが
選択できるにすぎない。
【０００７】
【発明が解決しようとする問題点】本発明の課題は、温
度によって変化するばね弾性部材の圧力負荷の補償を簡
単な手段で実現するように上記の形式の調整装置を改善
することであり、しかも構造容積および装置重量はでき
る限り小さく保持されなければならない。
度によって変化するばね弾性部材の圧力負荷の補償を簡
単な手段で実現するように上記の形式の調整装置を改善
することであり、しかも構造容積および装置重量はでき
る限り小さく保持されなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、少なくとも温度の変化に伴って生
じるばね弾性部材の弾性モジュールの変化が補償される
ような、ばね弾性部材の圧力負荷に反対の作用をする補
償力が基準圧力室内のガスの温度に依存した膨張によっ
てダイヤフラムに対して及ぼされるように、基準圧力室
内のガスの圧力が設定されていることである。
めの本発明の手段は、少なくとも温度の変化に伴って生
じるばね弾性部材の弾性モジュールの変化が補償される
ような、ばね弾性部材の圧力負荷に反対の作用をする補
償力が基準圧力室内のガスの温度に依存した膨張によっ
てダイヤフラムに対して及ぼされるように、基準圧力室
内のガスの圧力が設定されていることである。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、基準圧力室内のガス圧
が、その温度依存性の膨張特性曲線（これは考察されて
いる例において理想気体の直線形の経過に相当する（ゲ
イ・リュサックの法則））がばね弾性部材の直線形の特
性曲線に適合せしめられるように調整されていればいい
という利点が達成される。特性曲線の経過は対向してお
り、そのためにこのようにして変化する温度でのばね弾
性部材による圧力負荷の簡単な補償が達成可能であり、
しかも調整装置の対象の実施形に包括的な変更を行う必
要はない。本発明による調整装置でもって温度に起因す
る調整ずれがこれが調整精度に重要な影響を与えない程
度に減少せしめられる。補償された調整ずれは補償され
ない調整ずれの約４分の１に低下せしめられる。
が、その温度依存性の膨張特性曲線（これは考察されて
いる例において理想気体の直線形の経過に相当する（ゲ
イ・リュサックの法則））がばね弾性部材の直線形の特
性曲線に適合せしめられるように調整されていればいい
という利点が達成される。特性曲線の経過は対向してお
り、そのためにこのようにして変化する温度でのばね弾
性部材による圧力負荷の簡単な補償が達成可能であり、
しかも調整装置の対象の実施形に包括的な変更を行う必
要はない。本発明による調整装置でもって温度に起因す
る調整ずれがこれが調整精度に重要な影響を与えない程
度に減少せしめられる。補償された調整ずれは補償され
ない調整ずれの約４分の１に低下せしめられる。
【００１０】本発明によりばね弾性部材のばね特性曲線
の温度依存性が補償されるのみならず、他の温度依存性
の変化、例えばばね弾性力の方向のケーシングの寸法の
伸長も一緒に阻止される。
の温度依存性が補償されるのみならず、他の温度依存性
の変化、例えばばね弾性力の方向のケーシングの寸法の
伸長も一緒に阻止される。
【００１１】基準圧力室を周囲に対して閉鎖すると有利
であり、これにより基準圧力室自体を当該ガスでもって
ばね弾性力の温度依存性が補償されるような圧力下に置
くことができる。
であり、これにより基準圧力室自体を当該ガスでもって
ばね弾性力の温度依存性が補償されるような圧力下に置
くことができる。
【００１２】基準圧力室が周囲に対して開かれており、
かつ内部に補助室が設けられており、補助室の充填が補
償力を発揮する圧力下に置かれると、周囲圧力に依存す
る調整装置を得られる。補助室は１つには気圧計的なセ
ルのように作用し、セルは変動する周囲圧力下で多少伸
縮し、かつ内部に含まれたガスはその膨張特性により温
度とともに変動するばね力を補償する。この場合補助室
は一方で基準圧力室に面したダイヤフラムの表面に気密
に固定されており、他方で基準圧力室のケーシング内面
と結合されている。
かつ内部に補助室が設けられており、補助室の充填が補
償力を発揮する圧力下に置かれると、周囲圧力に依存す
る調整装置を得られる。補助室は１つには気圧計的なセ
ルのように作用し、セルは変動する周囲圧力下で多少伸
縮し、かつ内部に含まれたガスはその膨張特性により温
度とともに変動するばね力を補償する。この場合補助室
は一方で基準圧力室に面したダイヤフラムの表面に気密
に固定されており、他方で基準圧力室のケーシング内面
と結合されている。
【００１３】基準圧力室または補助室の充填は、充填開
口が設けられており、ここからガスを所定の圧力に充填
し、次いでこの充填接続部を従来の手段で気密に、かつ
耐圧性に閉鎖するようにして実施すると有利である。
口が設けられており、ここからガスを所定の圧力に充填
し、次いでこの充填接続部を従来の手段で気密に、かつ
耐圧性に閉鎖するようにして実施すると有利である。
【００１４】基準圧力室もしくは補助室内のガス充填お
よびその圧力は以下のジオメトリー状態：ダイヤフラム
面積、ばね定数、ばね弾性部材の圧力面、調整すべき背
圧を配慮しながら材料とばね特性曲線に対して調和せし
めなければならない。
よびその圧力は以下のジオメトリー状態：ダイヤフラム
面積、ばね定数、ばね弾性部材の圧力面、調整すべき背
圧を配慮しながら材料とばね特性曲線に対して調和せし
めなければならない。
【００１５】同様の温度依存性の圧力補償は気圧制御式
の高度圧力スイッチでも実現することができる。この場
合には流動する媒体の圧力が調整されるのではなく、切
換えフィーラの操作が気圧計的なセル（ベローズ）を用
いて切換えダイヤフラムを介して解除される。圧力スイ
ッチのケーシング内の補助ダイヤフラムとして働く気圧
計的なセルの充填圧は、ばね力の温度依存性の変化（縮
小）が反対の作用をするガスの膨張によって補償される
ようにして設定される。したがって切換えフィーラの操
作が周囲圧力に、および決定的にではないが周囲温度に
依存するにすぎない。
の高度圧力スイッチでも実現することができる。この場
合には流動する媒体の圧力が調整されるのではなく、切
換えフィーラの操作が気圧計的なセル（ベローズ）を用
いて切換えダイヤフラムを介して解除される。圧力スイ
ッチのケーシング内の補助ダイヤフラムとして働く気圧
計的なセルの充填圧は、ばね力の温度依存性の変化（縮
小）が反対の作用をするガスの膨張によって補償される
ようにして設定される。したがって切換えフィーラの操
作が周囲圧力に、および決定的にではないが周囲温度に
依存するにすぎない。
【００１６】これにより切換え点が実質的に再現可能で
あり、かつ比較的狭い誤差範囲内で調節可能である。
あり、かつ比較的狭い誤差範囲内で調節可能である。
【００１７】
【実施例】図１に調整装置のケーシング１が示されてお
り、ケーシングは前圧力室２と後圧力室３と基準圧力室
４とを有している。入口５が前圧力室２に開口してお
り、かつ後圧力室３からは図示されていない消費機器へ
続く出口６が延びている。入口５は図示されていない圧
縮ガス源によって供給される。流体、例えば水素、また
は酸素で富化された呼吸ガスの流動方向が矢印７によっ
て示されている。前圧力室２と後圧力室３はケーシング
壁９内の切欠８を介して流動可能に互いに接続されてお
り、切欠は弁閉鎖体１０のための弁座８として働き、弁
閉鎖体はピン１１を介してダイヤフラム１２の後圧力室
３に向いた面と結合されている。ダイヤフラム１２はケ
ーシング１内に気密に張設されていて、後方に位置した
基準圧力室４の隔壁として働く。基準圧力室４内には圧
縮ばね１３が収容されており、圧縮ばねは一方でダイヤ
フラム１２の片面にかつ他方で基準圧力室４のダイヤフ
ラム１２に面した内面に支持されている。圧縮ばね１３
の押圧力は後圧力室３内で支配的な背圧に抗して弁閉鎖
体１０を開放位置で保持し、そのために入口５と出口６
との間で流動可能な接続が維持される。基準圧力室４は
充填管状接続部１４を介して所定の圧力のガス（例えば
窒素）で充填されており、充填管状接続部は充填実施後
の図示の状態では周囲に対して気密に、かつ圧密に閉じ
られている。
り、ケーシングは前圧力室２と後圧力室３と基準圧力室
４とを有している。入口５が前圧力室２に開口してお
り、かつ後圧力室３からは図示されていない消費機器へ
続く出口６が延びている。入口５は図示されていない圧
縮ガス源によって供給される。流体、例えば水素、また
は酸素で富化された呼吸ガスの流動方向が矢印７によっ
て示されている。前圧力室２と後圧力室３はケーシング
壁９内の切欠８を介して流動可能に互いに接続されてお
り、切欠は弁閉鎖体１０のための弁座８として働き、弁
閉鎖体はピン１１を介してダイヤフラム１２の後圧力室
３に向いた面と結合されている。ダイヤフラム１２はケ
ーシング１内に気密に張設されていて、後方に位置した
基準圧力室４の隔壁として働く。基準圧力室４内には圧
縮ばね１３が収容されており、圧縮ばねは一方でダイヤ
フラム１２の片面にかつ他方で基準圧力室４のダイヤフ
ラム１２に面した内面に支持されている。圧縮ばね１３
の押圧力は後圧力室３内で支配的な背圧に抗して弁閉鎖
体１０を開放位置で保持し、そのために入口５と出口６
との間で流動可能な接続が維持される。基準圧力室４は
充填管状接続部１４を介して所定の圧力のガス（例えば
窒素）で充填されており、充填管状接続部は充填実施後
の図示の状態では周囲に対して気密に、かつ圧密に閉じ
られている。
【００１８】図２に示された調整装置は主要部材が図１
の例と同一であり、同一の構成部材は同一の符号を有し
ている。基準圧力室４は圧縮ばね１３の他にベローズ形
の補助室１５を有し、この補助室は圧縮ばね１３によっ
て包囲されており、これと同様にしてダイヤフラム１２
の基準圧力室４に面した表面と基準圧力室４のダイヤフ
ラムに面した側との間に固定されている。補助室１５
は、周囲圧力に曝されており、内部空間内の所定のガス
圧下にあるガス充填を気密に包囲しており、かつ付加的
に更にダイヤフラム１２の行程運動に従動し得るように
設けられている。基準圧力室４は排気管路１６を介して
周囲と接続されている。補助室１５の充填は図１で説明
されたように同様にして充填管状接続部を用いて行うこ
とができるが、補助室１５の組立を所定の圧力のガス雰
囲気下で実施することも可能であり、その結果このとき
に補助室１５内に取込まれたガス容量は調整装置の操作
中も所要ガス圧を有する。
の例と同一であり、同一の構成部材は同一の符号を有し
ている。基準圧力室４は圧縮ばね１３の他にベローズ形
の補助室１５を有し、この補助室は圧縮ばね１３によっ
て包囲されており、これと同様にしてダイヤフラム１２
の基準圧力室４に面した表面と基準圧力室４のダイヤフ
ラムに面した側との間に固定されている。補助室１５
は、周囲圧力に曝されており、内部空間内の所定のガス
圧下にあるガス充填を気密に包囲しており、かつ付加的
に更にダイヤフラム１２の行程運動に従動し得るように
設けられている。基準圧力室４は排気管路１６を介して
周囲と接続されている。補助室１５の充填は図１で説明
されたように同様にして充填管状接続部を用いて行うこ
とができるが、補助室１５の組立を所定の圧力のガス雰
囲気下で実施することも可能であり、その結果このとき
に補助室１５内に取込まれたガス容量は調整装置の操作
中も所要ガス圧を有する。
【００１９】図３には圧力スイッチが示されており、そ
のケーシング１は排気管路１６を介して周囲に対して開
かれている。円筒形の圧縮ばね１３はダイヤフラム１２
とケーシング１の内面との間で支持されている。ダイヤ
フラム１２の切換え面は切換えフィーラ１７の切換えピ
ン１８に対して距離を有して保持されている。ダイヤフ
ラム１２とケーシング１の内面との間に弾性ベローズの
形の補助室が存在し、これは圧縮ばね１３によって取巻
かれており、かつ所定の圧力のガスで充填されている。
切換えフィーラ１７からは切換え線路（図示せず）が切
換えるべき構成部材（同様にして図示せず）まで延びて
いる。図示のスイッチは気圧制御式の高度圧力スイッチ
と見なすことができ、ここではばね特性曲線の周囲温度
に依存する変化はベローズ内に圧密に、かつ気密に取込
ましたガス容量の膨張性によって補償される。
のケーシング１は排気管路１６を介して周囲に対して開
かれている。円筒形の圧縮ばね１３はダイヤフラム１２
とケーシング１の内面との間で支持されている。ダイヤ
フラム１２の切換え面は切換えフィーラ１７の切換えピ
ン１８に対して距離を有して保持されている。ダイヤフ
ラム１２とケーシング１の内面との間に弾性ベローズの
形の補助室が存在し、これは圧縮ばね１３によって取巻
かれており、かつ所定の圧力のガスで充填されている。
切換えフィーラ１７からは切換え線路（図示せず）が切
換えるべき構成部材（同様にして図示せず）まで延びて
いる。図示のスイッチは気圧制御式の高度圧力スイッチ
と見なすことができ、ここではばね特性曲線の周囲温度
に依存する変化はベローズ内に圧密に、かつ気密に取込
ましたガス容量の膨張性によって補償される。
【図１】閉じられた基準圧力室を備えた調整装置の断面
図である。
図である。
【図２】開かれた基準圧力室と補助室とを備えた調整装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図３】開かれたケーシングと補助室とを備えた圧力ス
イッチの断面図である。
イッチの断面図である。
１ ケーシング ２ 前圧力室 ３ 後圧力室 ４ 基準圧力室 ５ 入口 ６ 出口 ７ 矢印 ８ 切欠 ９ ケーシング壁 １０ 弁閉鎖体 １１ ピン １２ ダイヤフラム １３ 圧縮ばね １４ 充填管状接続部 １５ 補助室 １６ 排気管路 １７ 切換えフィーラ １８ 切換えピン
Claims (5)
- 【請求項１】 調整装置であって、ダイヤフラム（１
２）によって圧力室（３）から分離されていて、ガスを
充填された基準圧力室（４）と、ばね弾性部材（１３）
とを備えており、該部材が一方でダイヤフラム（１２）
の面に、かつ他方で基準圧力室（４）のダイヤフラム
（１２）に向いた側に支持されている形式のものにおい
て、少なくとも温度の変化に伴って生じるばね弾性部材
（１３）の弾性モジュールの変化が補償されるような、
ばね弾性部材（１３）の圧力負荷に反対の作用をする補
償力が基準圧力室内のガスの温度に依存した膨張によっ
てダイヤフラム（１２）に対して及ぼされるように、基
準圧力室内のガスの圧力が設定されていることを特徴と
する、調整装置。 - 【請求項２】 基準圧力室（４）が周囲に対して閉鎖さ
れている、請求項２記載の調整装置。 - 【請求項３】 基準圧力室（４）が周囲に対して開いて
おり、かつその内部に補助室（１５）が設けられてお
り、補助室のガス充填が補償力を及ぼす圧力下にある、
請求項１記載の調整装置。 - 【請求項４】 ばね部材がばね鋼性の円筒形の圧縮ばね
（１３）であり、かつ補助室が圧縮ばね（１３）を包囲
していて、その行程運動に従動するベローズ（１５）に
よって形成されている、請求項３記載の調整装置。 - 【請求項５】 圧力スイッチが切換えピン（８）を備え
ており、切換えピンがダイヤフラム（１２）の行程運動
によって操作されるようになっている、請求項１から４
までのいずれか１項記載の調整装置。
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