DE202004004976U1

DE202004004976U1 - Control device for free cross-sectional surface of nozzle e.g. for supplying granular and powdery bulk materials, has leading straight edge fixed mechanically with nozzle core and with one flank inclined relative to axial direction

Info

Publication number: DE202004004976U1
Application number: DE200420004976
Authority: DE
Original assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2014-03-31

Abstract

A device for controlling the free cross-sectional surface (31) of a nozzle (1) with a conical nozzle core (5). Positioning devices (8-10) are provided for varying the axial position of the nozzle core (5) and a position controller is provided for comparing the position of the nozzle core with a specified comparison value and for comparison-dependent control of the positioning devices (8-10). A conversion mechanism has a leading straight edge mechanically fixed to the nozzle core (5) which has a flank (13) inclined relative to the axial direction and a scanning element positioned on the flank and a rotational axis joined to the scanning element (14) and an input (19) of the position controller.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung zur Regelung der freien Querschnittsfläche einer Düse mit einem in eine Düsenöffnung eingreifenden konischen Düsendorn.The invention relates to a control device to regulate the free cross-sectional area of a nozzle with one engaging in a nozzle opening conical nozzle mandrel.

Bei der pneumatischen Förderung von granulärem oder pulverförmigem Schüttgut kommt unter anderem eine Einheit zum Regeln und Bereitstellen von Förder- und Leerblasluft zum Einsatz. Anstelle von Luft ist auch ein anderes Gas möglich. Die Einheit arbeitet nach dem Prinzip einer verstellbaren Lavaldüse. Anhand einer veränderbaren ringförmigen freien Querschnittsfläche, innerhalb welcher sich die sogenannte Laval-Geschwindigkeit einstellt, wird die durch die Düse transportierte Luftmenge bestimmt. Der Ringquerschnitt wird zwischen einer Düsenbohrung und einem axial verschiebbaren Düsendorn gebildet. Je nach dem, wie weit der konische Düsendorn in die Düsenbohrung eingreift, ergibt sich ein anderer Ringquerschnitt. Eine derartige verstellbare Lavaldüse ist beispielsweise in der US 5,813,801 beschrieben.For the pneumatic conveying of granular or powdery bulk material, a unit for regulating and providing conveying and empty blowing air is used, among other things. Instead of air, another gas is also possible. The unit works on the principle of an adjustable Laval nozzle. The amount of air transported through the nozzle is determined on the basis of a variable annular free cross-sectional area within which the so-called Laval velocity is established. The ring cross section is formed between a nozzle bore and an axially displaceable nozzle mandrel. Depending on how far the conical nozzle mandrel engages in the nozzle bore, there is a different ring cross-section. Such an adjustable Laval nozzle is for example in the US 5,813,801 described.

Insbesondere, wenn eine sehr fein abstufbare Einstellung der durch die Düse transportierten Luftmenge gewünscht ist, hat der Düsendorn eine schlanke Form mit einem nur geringen Neigungswinkel seiner Kegelaußenwand gegenüber der Mittenachse. Dadurch resultiert ein großer Längshub in axialer Richtung von beispielsweise mehr als 10 cm, um den Düsendorn von seiner einen Extremposition in die andere zu bewegen. Derzeit gängige elektronische Stellungsregler sind jedoch an ihrem Regelgrößeneingang nur für einen deutlich kürzeren Längshub oder aber für eine Teilrotation mit einem Schwenkwinkel von bis zu 100° ausgelegt. Damit sind diese Standard-Stellungsregler nicht für eine fein verstellbare Lavaldüse geeignet.Especially if a very fine one gradual adjustment of the amount of air transported through the nozzle required the nozzle mandrel a slim shape with only a slight angle of inclination Cone outer wall across from the central axis. This results in a large longitudinal stroke in the axial direction for example, more than 10 cm around the nozzle mandrel from its one extreme position to move into the other. Current electronic positioners but are at their controlled variable input only for a much shorter one Longitudinal stroke or for a partial rotation with a swivel angle of up to 100 °. So these standard positioners are not for a fine adjustable Laval nozzle suitable.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelungsvorrichtung zur Regelung der freien Querschnittsfläche einer Düse mit einem in eine Düsenöffnung eingreifenden konischen Düsendorn anzugeben, die eine feine Verstellbarkeit ermöglicht und dennoch mit einfachen technischen Mitteln realisiert werden kann.The object of the invention is therefore based on a control device for controlling the free cross-sectional area of a Nozzle with one engaging in a nozzle opening conical nozzle mandrel specify that allows a fine adjustability and yet with simple technical means can be realized.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungswesentliche Umsetzmechanismus bewirkt eine Umsetzung der Längsbewegung des Düsendorns in eine Teilrotation der Drehachse. Dabei weist die Teilrotation einen Schwenkwinkel auf, der insbesondere proportional zu dem Längshub des Düsendorns ist. Der Umsetzmechanismus erlaubt eine einfache Anpassung an den vorgegebenen Eingangswertebereich des eingesetzten Stellungsreglers. Diese Anpassung des Umsetzmechanismus lässt sich zum Beispiel mittels einer entsprechend veränderten Neigung der Flanke erreichen. Aufgrund des vorteilhaften Umsetzmechanismus kann für die eigentliche Reglung insbesondere auch ein Standard-Stellungsregler eingesetzt werden, ohne dass dafür die Form des Düsendorns und damit die Einstellgenauigkeit der Düse verändert werden müsste. Insbesondere kann für den Düsendorn eine schlanke Form und damit ein großer Längshub in axialer Richtung vorgesehen sein.This task is due to the characteristics of claim 1 solved. The implementation mechanism essential to the invention brings about implementation the longitudinal movement of the nozzle mandrel in a partial rotation of the axis of rotation. The partial rotation shows a pivot angle, which is particularly proportional to the longitudinal stroke of the nozzle mandrel is. The conversion mechanism allows easy adaptation to the specified input value range of the positioner used. This adaptation of the conversion mechanism can be done, for example one changed accordingly Reach the slope of the flank. Because of the advantageous transfer mechanism can for the actual regulation in particular also uses a standard positioner be without it the shape of the nozzle mandrel and the setting accuracy of the nozzle would have to be changed. In particular can for the nozzle mandrel a slim shape and thus a large longitudinal stroke in the axial direction be provided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the Invention result from the subclaims.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 zeichnet sich durch einen besonders reibungsarmen Kontakt zwischen dem Abtastelement und dem Leitlineal aus.The embodiment according to claim 3 is characterized by a particularly low-friction contact between the scanning element and the ruler.

Die Maßnahme nach Anspruch 4 stellt sicher, dass der mechanische Kontakt zwischen dem Abtastelement und dem Leitlineal stets erhalten bleibt.The measure according to claim 4 provides sure the mechanical contact between the sensing element and the guideline is always preserved.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 hat aufgrund der Integration des Federelements in den Stellungsregler einen einfacher aufgebauten Umsetzungsmechanismus. Grundsätzlich kann das Federelement nämlich auch Bestandteil des Umsetzungsmechanismus sein.The design according to claim 5 has due to the integration of the spring element in the positioner a simpler implementation mechanism. Basically can namely the spring element also be part of the implementation mechanism.

Bei der Variante nach Anspruch 6 erfolgt die Positionsänderung des Düsendorns in beide Richtungen nach dem gleichen physikalischen Wirkprinzip, wodurch praktisch keine Unterschiede zwischen der Vorwärts- und der Rückwärtsbewegung existieren. Dadurch kann die Regelung einfacher ausgeführt werden.In the variant according to claim 6 the position changes of the nozzle mandrel in both directions according to the same physical principle of action, whereby practically no differences between the forward and the backward movement exist. As a result, the regulation can be carried out more simply.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist abgestellt auf den Einsatz eines Standard-Stellungsreglers mit einem für ein Schwenkwinkelsignal ausgelegten Regelgrößeneingang.The embodiment according to claim 7 is geared towards using a standard positioner with one for a swivel angle signal designed controlled variable input.

In der Tabelle gemäß Anspruch 8 sind bestimmten Stellungen des Düsendorns die jeweils zugehörigen pro Zeiteinheit durch die Düse transportierten Luftmengen zugeordnet. Anstelle der Stellung des Düsendorns kann auch der zugehörige Wert des Schwenkwinkels am Regelgrößeneingang des Stellungsreglers hinterlegt sein. Die Tabelle kann beispielsweise im Speicher eines Rechners gespeichert sein. Je nach gewünschter aktueller Luftmenge wird dann entsprechend der Zuordnung in der Tabelle dem Stellungsregler ein Vergleichswert als Führungsgröße zugeführt. Die aktuell gewünschte Luftmenge kann entweder extern, das heißt durch ein Bedienpersonal, vorgegeben werden, oder aus einer Messung, beispielsweise des Strömungsdrucks oder der Strömungsgeschwindigkeit im Luftstrom stromabwärts der Düse, resultieren. Die übergeordnete Steuereinheit kann damit Teil einer (offenen) Steuerung oder einer (geschlossenen) Regelung sein.In the table according to claim 8 are certain positions of the nozzle mandrel, the respective associated pro Unit of time through the nozzle assigned air volumes. Instead of the position of nozzle mandrel can also the associated Value of the swivel angle at the controlled variable input of the positioner be deposited. For example, the table can be stored in memory Stored on the computer. Depending on the desired current air volume then becomes the positioner according to the assignment in the table a comparison value is supplied as a reference variable. The currently desired Air volume can either be external, i.e. by an operator, be specified, or from a measurement, for example the flow pressure or the flow rate downstream in the airflow the nozzle, result. The higher-level control unit can be part of an (open) control or a (closed) Regulation.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Im Einzelnen zeigt:Other features, advantages and details of the Invention result from the following description of a embodiment based on the drawing. In detail shows:

1 einen Längsschnitt einer Düse mit Stellungsregelung für den Düsendorn in geschlossenem Zustand, 1 a longitudinal section of a nozzle with position control for the nozzle mandrel in the closed state,

2 die Düse gemäß 1 in offenem Zustand, 2 the nozzle according to 1 in open condition,

3 die in 2 durch die strichpunktierten Linien angedeutete und mit III bezeichnete Draufsicht auf die Düse und auf die Stellungsregelung in offenem Zustand sowie 3 in the 2 through the dot-dash ten lines indicated and designated III view of the nozzle and the position control in the open state and

4 eine vergrößerte Darstellung eines Umsetzmechanismus mit einer Drehachse und deren mechanischer Verbindung mit dem Stellungsregler. 4 an enlarged view of a transfer mechanism with an axis of rotation and its mechanical connection with the positioner.

Eine verstellbare Lavaldüse 1 wird beispielsweise zum Bereitstellen von Förder- und Leerblasluft bei der pneumatischen Förderung von granulärem oder pulverförmigem Schüttgut eingesetzt. Wie sich aus 1 ergibt, wird die Förderluft an einem Düseneingang 2 in ein Gehäuse 3 der Laveldüse 1 eingespeist und verlässt es an einem Düsenausgang 4.An adjustable Laval nozzle 1 is used, for example, to provide conveying and empty blowing air for the pneumatic conveying of granular or powdery bulk material. How out 1 results, the conveying air is at a nozzle inlet 2 in a housing 3 the lavender nozzle 1 fed in and leaves it at a nozzle outlet 4 ,

Die Lavaldüse 1 enthält einen Düsendorn 5, der in eine Düsenöffnung 6 eingeschoben werden kann. Je nach Einschubtiefe ergibt sich eine andere freie ringförmige Querschnittsfläche, die für einen Strömungsfluss durch die Lavaldüse 1 zur Verfügung steht. Der Düsendorn 5 ist mittels eines Ventiltellers 7 mit einer Kolbenstange 8 verbunden. Diese verläuft auch durch einen Pneumatik-Zylinder 9, der auf der dem Düsenausgang 4 gegenüberliegenden Seite am Gehäuse 3 angeordnet ist. Innerhalb des Pneumatik-Zylinders 9 ist ein beidseitig wirkender Kolben 10 angeordnet, mit dem die Kolbenstange 8 fest verbunden ist. Die Kolbenstange 8 ist auch mit ihrem dem Düsendorn 5 abgewandten Ende aus dem Pneumatik-Zylinder 9 heraus geführt und dort mittels eines Verbindungsstücks 11 mechanisch fest mit einem Leitlineal 12 verbunden.The Laval nozzle 1 contains a nozzle mandrel 5 that in a nozzle opening 6 can be inserted. Depending on the insertion depth, there is a different free annular cross-sectional area that allows a flow to flow through the Laval nozzle 1 is available. The nozzle mandrel 5 is by means of a valve plate 7 with a piston rod 8th connected. This also runs through a pneumatic cylinder 9 that on the the nozzle exit 4 opposite side of the housing 3 is arranged. Inside the pneumatic cylinder 9 is a double-acting piston 10 arranged with which the piston rod 8th is firmly connected. The piston rod 8th is also with their nozzle mandrel 5 opposite end from the pneumatic cylinder 9 led out and there by means of a connector 11 mechanically firm with a ruler 12 connected.

Das Leitlineal 12 erstreckt sich mit seinen Längsabmessungen in axialer Richtung der Lavaldüse 1. Es hat eine Flanke 13, die gegenüber der axialen Richtung geneigt ist. Auf der Flanke 13 liegt eine drehbar gelagerte Abtastrolle 14 auf, die mittels eines Hebels 15 mit einer Drehachse 16 verbunden ist. Auf einer von der Abtastrolle 14 abgewandten Seite des Leitlineals 12 ist das Leitlineal 12 mittels einer Führungsrolle 17 gelagert. Die Drehachse 16 ist über eine mechanische Verbindung 18 an einem Regelgrößeneingang 19 eines elektronischen Stellungsreglers 20 angeschlossen. Am Regelgrößeneingang 19 steht eine Regelgröße R als Schwenkwinkelsignal an.The guideline 12 extends with its longitudinal dimensions in the axial direction of the Laval nozzle 1 , It has a cross 13 which is inclined to the axial direction. On the flank 13 there is a rotating roller 14 on that by means of a lever 15 with an axis of rotation 16 connected is. On one of the scanning rolls 14 opposite side of the ruler 12 is the guideline 12 by means of a leadership role 17 stored. The axis of rotation 16 is via a mechanical connection 18 at a controlled variable input 19 an electronic positioner 20 connected. At the controlled variable input 19 there is a controlled variable R as a swivel angle signal.

Der elektronische Stellungsregler 20 hat außerdem einen Führungsgrößeneingang 21, der elektrisch mit einer übergeordneten Steuereinheit 22 verbunden ist. Die Steuereinheit 22 ist ein Prozessleit-Rechner, der unter an derem einen Speicher beinhaltet, in dem eine Tabelle 23 mit verschiedenen abrufbaren Werten einer Führungsgröße F hinterlegt ist. Das von der Steuereinheit 22 an den Stellungsregler 20 gelieferte elektrische Signal der Führungsgröße F kann einen Signalpegel zwischen 4 mA und 20 mA annehmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Stellungsregler 20 auch an einen Feldbus angeschlossen sein.The electronic positioner 20 also has a management input 21 , which is electrical with a higher-level control unit 22 connected is. The control unit 22 is a process control computer, which includes a memory in which a table 23 is stored with different values of a command variable F that can be called up. That from the control unit 22 to the positioner 20 The supplied electrical signal of the command variable F can assume a signal level between 4 mA and 20 mA. Alternatively or additionally, the positioner can 20 also be connected to a fieldbus.

Der elektronische Stellungsregler 20 hat auch einen Drucklufteingang 24 sowie zwei Druckluftausgänge 25 und 26. Am Drucklufteingang 24 wird dem Stellungsregler 20 eine Eingangsdruckluft L1 zur Verfügung gestellt, aus dem in Abhängigkeit des aktuellen Reglungsbedarfs Druckluftsignale L2 und L3 am Druckluftausgang 25 bzw. 26 erzeugt werden.The electronic positioner 20 also has a compressed air inlet 24 and two compressed air outlets 25 and 26 , At the compressed air inlet 24 becomes the positioner 20 an input compressed air L1 is made available, from which compressed air signals L2 and L3 at the compressed air outlet depending on the current control requirement 25 or 26 are generated.

Die Druckluftausgänge 25 und 26 sind mittels Druckluftleitungen 27 bzw. 28 an Druckluftanschlüsse 29 bzw. 30 des Pneumatik-Zylinders 9 angeschlossen. Der Druckluftanschluss 29 befindet sich im hinteren Teil und der Druckluftanschluss 30 im vorderen Teil des Pneumatik-Zylinders 9, wobei der hintere und der vordere Teil durch den Kolben 10 voneinander getrennt sind.The compressed air outlets 25 and 26 are by means of compressed air lines 27 or 28 on compressed air connections 29 or 30 of the pneumatic cylinder 9 connected. The compressed air connection 29 is located in the rear part and the compressed air connection 30 in the front part of the pneumatic cylinder 9 , the rear and the front part by the piston 10 are separated from each other.

In 1 ist die Lavaldüse 1 in ihrer einen Extremposition, nämlich in geschlossenem Zustand dargestellt. Der Düsendorn 5 ist vollständig in die Düsenöffnung 6 eingeführt und der Ventilteller 17 liegt unmittelbar am Rand der Düsenöffnung 6 an, so dass Letztere vollständig verschlossen ist. Es kann folglich keine Luft vom Düseneingang 2 zum Düsenausgang 4 transportiert werden.In 1 is the Laval nozzle 1 shown in one extreme position, namely in the closed state. The nozzle mandrel 5 is completely in the nozzle opening 6 introduced and the valve plate 17 lies directly on the edge of the nozzle opening 6 so that the latter is completely closed. As a result, there is no air from the nozzle inlet 2 to the nozzle outlet 4 be transported.

Demgegenüber ist die Lavaldüse 1 in 2 in ihrer anderen Extremposition, also in ihrer vollständig geöffneten Stellung dargestellt, wobei aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit der Stellungsregler 20 inklusive seiner Anschlüsse an die Lavaldüse 1 in 2 nicht mit eingezeichnet ist. Der Ventilteller 7 befindet sich praktisch unmittelbar an dem Ende des Gehäuses 3, das an den Pneumatik-Zylinder 9 angrenzt. Im Bereich der Düsenöffnung 6 ergibt sich dann eine ringförmige Querschnittsfläche 31, die außen durch die Düsenöffnung 6 und innen durch die noch in die Düsenöffnung 6 ragende Spitze des Düsendorns 2 gebildet ist. Diese ringförmige Querschnittsfläche 31 steht für eine Luftströmung zwischen dem Düseneingang 2 und dem Düsenausgang 4 zur Verfügung.In contrast is the Laval nozzle 1 in 2 shown in their other extreme position, that is, in their fully open position, the positioner being shown for reasons of better clarity 20 including its connections to the Laval nozzle 1 in 2 is not included. The valve plate 7 is practically immediately at the end of the housing 3 that on the pneumatic cylinder 9 borders. In the area of the nozzle opening 6 this results in an annular cross-sectional area 31 that are outside through the nozzle opening 6 and inside through the nozzle opening 6 protruding tip of the nozzle mandrel 2 is formed. This annular cross-sectional area 31 stands for an air flow between the nozzle inlet 2 and the nozzle outlet 4 to disposal.

Zwischen den beiden in den 1 und 2 gezeigten Extrempositionen sind beliebige Zwischenpositionen des Düsendorns 2 innerhalb der Düsenöffnung 6 möglich, wodurch sich eine variable Einstellung der für einen Luftstrom durch die Lavaldüse 1 verfügbaren freien Querschnittsfläche 31 ergibt. Diese Einstellung erfolgt mittels eines Längshubs der Kolbenstange 8 und des Düsendorns 2 in axialer Richtung. Um eine möglichst feine Einstellbarkeit zu gewährleisten, hat der Düsendorn 5 eine relativ flach geneigte Kegelaußenfläche. Dadurch resultiert auch ein langer axialer Verstellweg. Insbesondere liegt der Längshub zwischen den beiden Extrempositionen bei mindestens 100 mm, beispielsweise im Bereich zwischen 100 mm und 250 mm.Between the two in the 1 and 2 Extreme positions shown are any intermediate positions of the nozzle mandrel 2 inside the nozzle opening 6 possible, which results in a variable setting for an air flow through the Laval nozzle 1 available free cross-sectional area 31 results. This setting is made by means of a longitudinal stroke of the piston rod 8th and the nozzle mandrel 2 in the axial direction. In order to ensure the finest possible adjustability, the nozzle mandrel has 5 a relatively flat inclined outer surface of the cone. This also results in a long axial adjustment path. In particular, the longitudinal stroke between the two extreme positions is at least 100 mm, for example in the range between 100 mm and 250 mm.

Aufgrund der festen mechanischen Verbindung mit der Kolbenstange 8 wird auch das Leitlineal 12 zusammen mit dem Düsendorn 5 in axialer Richtung verschoben. Während dieser Verschiebung bleibt die Abtastrolle 14 ständig in mechanischem Kontakt mit der Flanke 13. Aufgrund der drehbaren Lagerung der Abtastrolle 14 geschieht dies ohne nennenswerte Reibungsverluste. Ausgehend von ihrer in 1 gezeigten höchsten Position bei geschlossener Lavaldüse 1 bewegt sich die Abtastrolle 14 längs des in den 1 und 2 strichpunktiert eingetragenen Kreisbogens zu ihrer in 2 gezeigten niedrigsten Position bei vollständig geöffneter Lavaldüse 1. Dabei rollt die Abtastrolle 14 auf der unter ihr hinweg bewegten Flanke 13 des Leitlineals 12. Die kreisbogenförmige Bewegung der Abtastrolle 14 führt aufgrund des Hebels 15 zu einer Teilrotation der Drehachse 16. Insgesamt wird also die Längsbewegung der Kolbenstange 8 und des Düsendorns 2 in eine Drehbewegung der Drehachse 16 umgesetzt.Due to the firm mechanical connection with the piston rod 8th also becomes the guideline 12 together with the nozzle mandrel 5 shifted in the axial direction. The scanning roll remains during this shift 14 constantly in mechanical contact with the flank 13 , Due to the rotating bearing of the scanning roller 14 this happens without significant friction losses. Starting from ih rer in 1 shown highest position with the Laval nozzle closed 1 the scanning roller moves 14 along the in the 1 and 2 dash-dotted circular arc to their in 2 lowest position shown with fully opened Laval nozzle 1 , The scanning roller rolls 14 on the flank moving under her 13 the guideline 12 , The circular arc movement of the scanning roller 14 leads due to the lever 15 to a partial rotation of the axis of rotation 16 , Overall, the longitudinal movement of the piston rod 8th and the nozzle mandrel 2 in a rotational movement of the axis of rotation 16 implemented.

Wie sich aus 3 ergibt, ist ein Schutzgehäuse 32 vorgesehen. Es dient dem Schutz der Kolbenstange 8 sowie des Leitlineals 22 insbesondere bei vollständig geöffneter Lavaldüse 1. Außerdem ist in 3 die Ausführung der mechanischen Verbindung 18 zwischen der Drehachse 16 und dem Stellungsregler 20 ersichtlich.How out 3 is a protective housing 32 intended. It serves to protect the piston rod 8th and the guideline 22 especially when the Laval nozzle is fully open 1 , In addition, in 3 the execution of the mechanical connection 18 between the axis of rotation 16 and the positioner 20 seen.

Wie sich detaillierter aus 4 ergibt, ist die Drehachse 16 in einem Lagergehäuse 33 angeordnet, in dem sie mittels zweier Kugellager 34 und 35 gelagert ist, so dass eine weitgehend reibungsfreie Drehbewegung der Drehachse 16 resultiert. Das Lagergehäuse 33 ist mittels zweier Flansche 36 und 37 am Schutzgehäuse 32 bzw. an einer Konsole 38 befestigt. Innerhalb der Konsole 38 ist die mechanische Verbindung 18 zwischen der Drehachse 16 und dem Regelgrößeneingang 19 des Stellungsreglers 20 untergebracht. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Kupplungsstift 39, der mittels eines Hebels 40 mit der Drehachse 16 und mittels eines weiteren Hebels 41 mit einem am Regelgrößeneingang 19 vorgesehenen Anschlusszapfen 42 befestigt ist. Der Anschlusszapfen 42 ist drehbar und für einen maximalen Schwenkwinkel von 100° ausgelegt. Die dem Stellungsregler 20 am Regelgrößeneingang 19 zugeführte Regelgröße R entspricht dem Schwenkwinkel des Anschlusszapfens 42.How to look more detailed 4 is the axis of rotation 16 in a bearing housing 33 arranged by means of two ball bearings 34 and 35 is mounted so that a largely frictionless rotational movement of the axis of rotation 16 results. The bearing housing 33 is by means of two flanges 36 and 37 on the protective housing 32 or on a console 38 attached. Inside the console 38 is the mechanical connection 18 between the axis of rotation 16 and the controlled variable input 19 of the positioner 20 accommodated. It essentially consists of a coupling pin 39 using a lever 40 with the axis of rotation 16 and another lever 41 with one at the controlled variable input 19 provided connecting pin 42 is attached. The connecting pin 42 is rotatable and designed for a maximum swivel angle of 100 °. The positioner 20 at the controlled variable input 19 The controlled variable R supplied corresponds to the swivel angle of the connecting pin 42 ,

Die Elemente der mechanischen Verbindung 18, die Drehwelle 16, der Hebel 15, die Abtastrolle 14 und das Leitlineal 12 bilden eine Umsetzmechanik, die die Längsbewegung der Kolbenstange 8 und des Düsendorns 2 in eine Drehbewegung des Anschlusszapfens 42 umsetzt. Der am Anschlusszapfen 42 als Regelgröße abgreifbare Schwenkwinkel ist insbesondere proportional zu dem jeweils aktuellen Längshub des Düsendorns 2.The elements of the mechanical connection 18, the rotating shaft 16 , the lever 15 who have favourited Scan Roll 14 and the guideline 12 form a transfer mechanism that allows the longitudinal movement of the piston rod 8th and the nozzle mandrel 2 in a rotary movement of the connecting pin 42 implements. The one on the connecting pin 42 Swivel angle that can be tapped as a controlled variable is in particular proportional to the current longitudinal stroke of the nozzle mandrel 2 ,

Ein im Stellungsregler 20 vorgesehenes Federelement 43, das am Anschlusszapfen 42 angreift, bewirkt über die Elemente der mechanischen Verbindung 18, die Drehachse 16 sowie den Hebel 15, dass die Abtastrolle 14 gegen das Leitlineal 12 gepresst wird. Durch diesen Anpressdruck wird ein ständiger Kontakt zwischen der Abtastrolle 14 und der Flanke 13 des Leitlineals 12 gewährleistet, wodurch Fehler bei der Positionserfassung des Düsendorns 2 vermieden werden.One in the positioner 20 provided spring element 43 that on the connecting pin 42 attacks via the elements of the mechanical connection 18 , the axis of rotation 16 as well as the lever 15 that the scan roll 14 against the guideline 12 is pressed. This contact pressure ensures constant contact between the scanning roller 14 and the flank 13 the guideline 12 ensures that errors in the position detection of the nozzle mandrel 2 be avoided.

Im Folgenden wird auf die Funktionsweise der Regelung eingegangen. Im Stellungsregler 20 wird die Regelgröße R, die die Position des Düsendorns 2 symbolisiert, mit dem Wert der Führungsgröße F verglichen. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs und ggf. auch in Abhängigkeit der aktuellen Position des Düsendorns 2 werden die Druckluftleitungen 27 und 28 mit Druckluftsignalen L2 bzw. L3 beaufschlagt. Entsprechend der sich dann in den Bereichen vor und hinter dem Kolben 10 im Pneumatik-Zylinder 9 einstellenden Druckverhältnisse verändert der Kolben 10 seine axiale Position, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Aufgrund der mechanischen Verbindung über die Kolbenstange 8 bewirkt dies auch eine axiale Positionsveränderung des Düsendorns 2. Die axiale Verschiebung wird mittels der Abtastrolle 14 erfasst und über den beschriebenen Umsetzmechanismus als Regelgröße R zum Stellungsregler 20 zurückgeführt. Bei Bedarf wird dort eine Nachregelung eingeleitet. Es liegt also ein geschlossener Regelkreis vor.The mode of operation of the control is discussed below. In the positioner 20 becomes the controlled variable R, which is the position of the nozzle mandrel 2 symbolized, compared with the value of the command variable F. Depending on the result of this comparison and possibly also depending on the current position of the nozzle mandrel 2 become the compressed air lines 27 and 28 with compressed air signals L2 or L3. According to the then in the areas before and after the piston 10 in the pneumatic cylinder 9 the piston changes 10 its axial position until a state of equilibrium is reached. Due to the mechanical connection via the piston rod 8th this also causes an axial change in position of the nozzle mandrel 2 , The axial displacement is carried out by means of the scanning roller 14 recorded and via the described conversion mechanism as controlled variable R to the positioner 20 recycled. If necessary, readjustment is initiated there. So there is a closed control loop.

In der Tabelle 23 der übergeordneten Steuereinheit 22 sind verschiedene Wertepaare für eine durch die Lavaldüse 1 transportierte Luftmenge einerseits und dem dazu gehörigem Schwenkwinkel am Anschlusszapfen 42 andererseits hinterlegt. Je nach Vorgabe für die durch die Lavaldüse 1 zu transportierende Luftmenge wird dem Stellungsregler 20 dann der entsprechende Wert des Schwenkwinkels als Führungsgröße F zugeführt.In table 23 of the higher-level control unit 22 are different pairs of values for one through the Laval nozzle 1 amount of air transported on the one hand and the associated swivel angle on the connecting pin 42 on the other hand. Depending on the specification for through the Laval nozzle 1 The amount of air to be transported is the positioner 20 then the corresponding value of the swivel angle is supplied as the reference variable F.

Aufgrund der Umsetzmechanik kann trotz des relativ großen Längshubs des Düsendorns 2 ein gängiger elektronischer Stellungsregler 20 eingesetzt werden. Die Umsetzmechanik ermöglicht eine flexible Anpassung sowohl an den maximalen Längshub des Düsensdorns 2 als auch an den maximalen Schwenkwinkel des Stellungsreglers 20. Als Einstellparameter steht hierfür insbesondere der Neigungswinkel der Flanke 13 gegenüber der Mittenachse der Lavaldüse 1 zur Verfügung.Due to the transfer mechanism, despite the relatively large longitudinal stroke of the nozzle mandrel 2 a common electronic positioner 20 be used. The transfer mechanism enables flexible adaptation to both the maximum longitudinal stroke of the nozzle mandrel 2 as well as the maximum swivel angle of the positioner 20 , The inclination angle of the flank is the setting parameter for this 13 opposite the center axis of the Laval nozzle 1 to disposal.

Claims

Control device for controlling the free cross-sectional area ( 31 ) a nozzle ( 1 ) with one in a nozzle opening ( 3 ) engaging conical nozzle mandrel ( 5 ) comprising at least: a) positioning means ( 9 . 8th . 10 ) to change the axial position of the nozzle mandrel ( 5 ) by means of a longitudinal movement, b) a positioner ( 20 ) for comparison of the positioning means ( 9 . 8th . 10 ) set position of the nozzle mandrel ( 5 ) with a predefined comparison value and for comparison-dependent control of the positioning means ( 9 . 8th . 10 ), and c) a transfer mechanism with c1) a mechanically fixed with the nozzle mandrel ( 5 ) connected guideline ( 12 ), which has a flank inclined with respect to the axial direction ( 13 ), c2) one on the flank ( 13 ) positioned scanning element ( 14 ) and c3) one with the scanning element ( 14 ) and an on gear ( 19 ) of the positioner ( 20 ) connected axis of rotation ( 16 ).

Control device according to claim 1, characterized in that the scanning element ( 14 ) using a lever ( 15 ) on the axis of rotation ( 16 ) is attached.

Scanning element according to claim 1 or 2, characterized in that the scanning element as a scanning roller ( 14 ) is trained.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a spring element ( 43 ) is provided that the scanning element ( 14 ) against the flank ( 13 ) presses.

Control device according to claim 4, characterized in that the spring element ( 43 ) within the positioner ( 20 ) is arranged and by means of the axis of rotation ( 16 ) on the scanning element ( 14 ) works.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning means comprises a pneumatic cylinder ( 9 ) include.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the positioner ( 20 ) at the entrance ( 19 ) is designed for a maximum swivel angle of up to 100 °.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the comparison value in a table (23) of a higher-level control unit ( 22 ) is saved.