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Mit einem Druckmittel betriebener Verstärker für mittelbar wirkende Steuer-oder Regelvor- richtungen.
Die Erfindung betrifft einen mit einem Druckmittel betriebenen Verstärker für mittelbar wirkende Steuer-oder Regelvorrichtungen, u. zw. derjenigen Art, bei welcher in einer von einem Hilfs- medium durchflossenen Leitung zwei Drosseln hintereinandergeschaltet sind, von denen die eine nach
Massgabe des Steuer-oder Regelwertes verändert wird. Von dieser Leitung zweigt zwischen den beiden
Drosseln eine Steuerdruckleitung ab, an die ein Steuerglied, z. B. Servomotor, angeschlossen ist. Dieser wird mit dem zwischen den beiden Drosseln herrschenden Steuerdruck beaufschlagt, ist aber von den ausserhalb des von den Drosseln begrenzten Bereiches herrschenden Drücken unabhängig.
Bei den bekannten Verstärkern dieser Art hat sich der Mangel herausgestellt, dass der Steuerdruck beim Überschreiten einer bestimmten Steuerwertgrösse und damit einer bestimmten Hilfsmediummenge sich nicht mehr ändert, so dass der Verstärker in dem oberen Bereich dem Steuerwert nicht mehr folgt und deshalb eine unerwünschte Beschränkung des Steuer-oder Regelbereiches bedingt.
Der Erfindung gemäss soll dieser Mangel dadurch behoben werden, dass die Steuerdruckleitung zwischen den Drosseln an diejenige Stelle angeschlossen wird, an der sich die kleinsten Drucke einstellen. Diese folgen auch oberhalb der erwähnten Grenze dem eigentlichen Steuer-oder Regelwert und gewährleisten infolgedessen eine einwandfreie Verstärkung auch in dem oberen Bereich, wie im einzelnen weiter unten an Hand der Figuren ausführlich erörtert wird.
Es sind zwar auch Verstärker bekannt, bei denen in die vom Hilfsmedium durchflossene Leitung eine Venturidüse eingesetzt ist, von deren engstem Querschnitt die Steuerdruckleitung abzweigt. Hier liegen aber die Verhältnisse insofern ganz anders, als der Servomotor nicht nur mit dem in dieser Steuerdruckleitung herrschenden Druck, sondern auch mit dem vor der Venturidüse herrschenden Druck beaufschlagt wird, weil es sich hier um die Ableitung eines Mengensteuerwertes handelt. Infolgedessen tritt hier der oben im Zusammenhang mit den bekannten Verstärkern geschilderte Mangel nicht auf. Es ist nämlich bei der Ableitung eines Differenzdruckes (Druckgefälles) gleichgültig, ob der eine der beiden Einzeldrücke von dem kleinsten Drosselquerschnitt oder hinter der Drossel abgeleitet wird.
Die Erfindung hat besondere Bedeutung bei solchen mittelbar wirkenden Reglern, die mit Rück- führung arbeiten, bei denen also dem eigentlichen Steuer-oder Regelwert eine sieh mit dem verstärkten Wert ändernde Rückstellkraft entgegengeschaltet wird. Die Aufhebung der genannten oberen Grenze des Regelbereiches gemäss der Erfindung hat in diesem Falle zur Folge, dass jeder Änderung des Primärsteuerwertes auch eine Änderung der rückführenden Rückstellkraft zwangläufig folgt.
Vorteilhaft ist die Ausführung gemäss der Erfindung auch für (pneumatische) Fernsteuerungen mit zwei zum Vordruck parallelgeschalteten Hauptleitungen, die mit je einer ungesteuerten Drossel sowie einer in deren Saugbereich angeschlossenen Steuerdruckleitung versehen und einem gemeinsamen Drosselsteuerglied zugeordnet sind, dass die gesteuerten Drosseln der beiden Hauptleitungen in Abhängigkeit vom Impuls in einander entgegengesetztem Sinne beeinflusst.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und erläutert die durch die Ausführung gemäss der Erfindung gegebene fortschrittliche Wirkung.
Nach Fig. 1 ist die Hauptleitung 1 bei 2 an den Vordruck angeschlossen und am Ausströmende 3 mit einer Drosselplatte 4 versehen, die von einem Impulsgeber 5 mittels eines Hebels 6 gesteuert wird.
In die Leitung 1 ist ausserdem eine ungesteuerte Drossel 7 nach Art einer Venturidüse eingebaut, in deren engstem Querschnitt, die z. B. in einen Servomotor 8 führende Steuerdruckleitung 9 abzweigt.
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das eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 1 und demzufolge einen Druckanstieg in der Leitung 9. Diesem Druckanstieg entsprechend wird dann der Kolben des Servomotors und durch diesen das zu regelnde Organ in Abhängigkeit vom Impuls verstellt. Sinkt der Impulsdruck in der Membrankammer J, so wird die Drosselplatte 4 weiter geöffnet, die Geschwindigkeit in der Hauptleitung 1 steigt und der Druck in der Leitung 9 sinkt.
Die gleiche Wirkung ergibt sieh grundsätzlich, wenn, wie bisher üblich, die Steuerdruckleitung 9 in Abstand hinter der ungesteuerten Drossel 7 an die Leitung 1 angeschlossen wird. Es ist dann aber der Änderungsbereich des Druckes in der Leitung 9 kleiner, wie die Fig. 2 veranschaulicht.
An die Hauptleitung 9 sind Manometerrohre A, B, C angeschlossen, u. zw. das erste Rohr A vor der ungesteuerten Drosselstelle, das zweite unmittelbar dahinter und das dritte im grösseren Abstand hinter der Drosselstelle. Das erste Rohr A zeigt den Druck P2 vor der Staustelle an, der selbst-
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von der Stellung der Drosselplatte 4, d. h. der Grösse des Ausströmquerschnittes. Da an der Stelle des Manometerrohres C der Strom sieh, wie in Fig. 2 veranschaulicht, bereits wieder über den ganzen Rohrquerschnitt ausgedehnt hat, so kann eine bestimmte untere Grenze des Druckes p'nicht unterschritten werden, denn es wird an dieser Stelle stets Überdruck herrschen.
Unmittelbar hinter der festen Drosselstelle dagegen, an welcher der Strom eingeschnürt ist, wird sich nicht nur der Überdruck 0, sondern sogar gegenüber der Atmosphäre ein Unterdruck 111 einstellen. Das bedeutet, dass an der Stelle des Manometerrohres B der Änderungsbereich des Druckes nach unten erweitert wird.
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Hub h der Drosselplatte 4. Ist der Hub h Null, d. h. die Leitung 1 ganz geschlossen, so ist der Druck gleich dem Druck p, d. h. es ist
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weiteres auch auf solche Drosselsteuerungen anwenden, bei denen von dem Steuerdruck ein Impuls abgeleitet wird, der auf die gesteuerte Drossel einwirkt. Solche Fälle veranschaulichen die Fig. 4 und 5.
Nach Fig. 4 ist der Hebel 6 an eine Membran 10 angeschlossen, deren Kammer mit der Steuerdruckleitung 9 verbunden ist. An die Stelle der Drosselplatte 1 kann nach diesem Beispiel ein Drosselschieber 11 treten, ohne dass an der grundsätzlichen Wirkung etwas geändert wird. Die Steuerung dieses Schiebers erfolgt in Abhängigkeit von dem in der Abzweigleitung 9 herrschenden Steuerdruck.
An die Leitung 9 kann, wie im Beispiel nach Fig. 1, ein Servomotor od. dgl. angeschlossen werden.
Fig. 5 veranschaulicht eine Vereinigung der Ausführungen nach den Fig. 1 und 4. Der auf die Membran M wirkende Steuerdruck in der Leitung 9 ist dem Primärimpuls des Impulsgebers 5 entgegengeschaltet und wirkt nach Art einer Rückführung. Wenn z. B. der Hebel 6 durch den Primärimpuls angehoben wird, so hat dies nach obigen Erläuterungen ein Sinken des Druckes in der Steuerleitung 9 und damit eine Kraft zur Folge, die den Hebel 6 wieder zurückzuführen bestrebt ist.
Ist die Steuerdruckleitung 9 in der üblichen Weise an der Stelle des Manometerrohres C an die Hauptleitung 1 angeschlossen, so sinkt mit der Öffnungsbewegung der Drosselplatte 4 allmählich das Druckverhältnis bis auf den Wert 0#2. Der diesem Wert entsprechende Steuerdruck wirkt als Sekundärimpuls auf den Hebel 6. Ein weiteres Absinken des Primärimpulses unter den diesem Druck entsprechenden Grenzwert hat zwar ein weiteres Öffnen der Drosselplatte 4, aber keine weitere Änderung des Steuerdruckes in der Leitung 9 zur Folge, so dass auch der auf die Membran 10 wirkende Sekundärimpuls sich nicht ändert. Infolgedessen bleibt unterhalb des Grenzwertes 0'2 eine Änderung des Primärimpulses unwirksam.
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Dieses Verhältnis veranschaulicht die Kurve nach Fig. 6. Diese zeigt nämlich die Änderung des auf die Membran 10 wirkenden Impulses in Abhängigkeit vom Primärimpuls. Von demjenigen Wert des Primärimpulses, bei dem die Drosselplatte 4 geschlossen ist, nimmt mit Kleinerwerden des Primärimpulses auch der Sekundärimpuls etwa linear ab, bis der Primärimpuls den Wert 9 erreicht hat, der dem Grenzwert 0-2 des Druckverhältnisses entspricht. Wird der Primärimpuls noch kleiner, so ändert sich der Sekundärimpuls nicht mehr, die Kurve verläuft also wie gestrichelt angedeutet.
Wird aber nach dem Vorschlag gemäss der Erfindung die Steuerdruckleitung 9 an der Stelle des Manometerrohres B (Fig. 2) an die Hauptleitung 1 angeschlossen, so ergibt sich in Übereinstimmung mit der Druckkurve nach Fig. 3 die ausgezogene Kurve nach Fig. 6, d. h. der Sekundärimpuls nimmt auch unterhalb des Grenzwertes in derselben Weise wie oberhalb dieses Wertes etwa linear mit dem Primärimpuls ab. Daraus folgt, dass auch solche Regeleinrichtungen mit einem (rückführend wirkenden) Sekundärimpuls auch im Bereich des Nullwertes des Primärimpulses einwandfrei arbeiten. Wird die Drosselplatte 4 infolge weiterer Abnahme des Primärimpulses über den Hub hl (vgl.
Fig. 3) ge- öffnet, so stellt sich in der Steuerdruckleitung 9 Unterdruck ein und die Sekundärmembran 10 übt eine abwärtsgerichtete Rückführkraft auf den Hebel 6 aus.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 handelt es sich um eine Fernsteuerung, u. zw. um eine Kompassfernsteuerung. Hier sind zwei an dem Vordruck angeschlossene Hauptleitungen la und 1b vorgesehen. Jede Hauptleitung hat eine ungesteuerte Drossel 7 a, 7b, in deren Saugbereich je eine Steuerdruckleitung 9a, 9b abzweigt. In diesen beiden Leitungen soll ein dem jeweiligen Steuerimpuls entsprechender Differenzdruek erzeugt werden. Das geschieht mit Hilfe eines beiden Hauptdruckleitungen gemeinsamen Drosselgliedes, das als Exzenterseheibe 12 ausgebildet ist und von der Kompassnadel. H gedreht wird.
Infolge der exzentrischen Lagerung der Scheibe 12 hat ihre Drehung eine Veränderung des Austrittsquerschnittes der beiden Hauptleitungen la und 1b, u. zw. in einander entgegengesetztem Sinne, zur Folge.
Auch für solche Fernsteuerungen ist selbstverständlich der Vorteil wesentlich, der durch den Anschluss der beiden Differenzdruckleitungen 9a, 9b im Saugbereich der Drossel 7 a und 7b in der oben geschilderten Weise gegeben ist. Dadurch wird bei einer solchen Einrichtung wegen der Vergrösserung des Steuerdruckbereiehes eine Wirkung auch dann noch gewährleistet, wenn bisher infolge Unterschreitung einer Druckgrenze der Primärimpuls eine Änderung des Steuerdruckes nicht mehr nach sich zog.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mit einem Druckmittel betriebener Verstärker, in dessen von einem Hilfsmedium durchflossenen Leitung von zwei hintereinandergeschalteten Drosseln die eine nach Massgabe eines Steueroder Regelwertes verändert wird und an deren zwischen den beiden Drosseln abgezweigten Steuerdruckleitung ein Steuerglied (z. B. Servomotor) angeschlossen ist, das mit dem zwischen den beiden Drosseln herrschenden Steuerdruck beaufschlagt, jedoch von den ausserhalb des von den Drosseln abgegrenzten Bereiches herrschenden Drücken unabhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckleitung (9) zwischen den Drosseln (7, 4) an diejenige Stelle angeschlossen ist, an der sich die kleinsten Drücke einstellen.
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Amplifier operated with a pressure medium for indirectly acting control or regulating devices.
The invention relates to an amplifier operated with a pressure medium for indirectly acting control or regulating devices, u. between the type in which two throttles are connected in series in a line through which an auxiliary medium flows, one of which follows
Determination of the control or regulating value is changed. From this line branches between the two
Throttling a control pressure line to which a control member, z. B. servo motor is connected. This is acted upon by the control pressure prevailing between the two throttles, but is independent of the pressures prevailing outside the area delimited by the throttles.
In the known amplifiers of this type, the deficiency has been found that the control pressure no longer changes when a certain control value and thus a certain amount of auxiliary medium is exceeded, so that the amplifier no longer follows the control value in the upper range and therefore an undesirable limitation of the control -or control range conditional.
According to the invention, this deficiency is to be remedied by connecting the control pressure line between the throttles to the point at which the lowest pressures occur. These also follow the actual control or regulating value above the mentioned limit and consequently ensure perfect amplification also in the upper range, as will be discussed in detail below with reference to the figures.
It is true that amplifiers are also known in which a Venturi nozzle is inserted into the line through which the auxiliary medium flows, from whose narrowest cross section the control pressure line branches off. Here, however, the situation is completely different in that the servomotor is not only subjected to the pressure in this control pressure line, but also to the pressure in front of the Venturi nozzle, because this is the derivation of a quantity control value. As a result, the deficiency described above in connection with the known amplifiers does not occur here. When deriving a differential pressure (pressure gradient) it is irrelevant whether one of the two individual pressures is derived from the smallest throttle cross-section or after the throttle.
The invention is of particular importance in the case of those indirectly acting regulators that work with feedback, that is to say in which the actual control or regulating value is counteracted by a restoring force that changes with the amplified value. The abolition of the above-mentioned upper limit of the control range according to the invention has the consequence in this case that every change in the primary control value is inevitably followed by a change in the restoring restoring force.
The embodiment according to the invention is also advantageous for (pneumatic) remote controls with two main lines connected in parallel to the pre-pressure, each provided with an uncontrolled throttle and a control pressure line connected in its suction area and assigned to a common throttle control element so that the controlled throttles of the two main lines are dependent influenced by the impulse in opposite senses.
The drawing illustrates some exemplary embodiments of the subject matter of the invention and explains the progressive effect given by the embodiment according to the invention.
According to FIG. 1, the main line 1 is connected to the inlet pressure at 2 and is provided at the outflow end 3 with a throttle plate 4 which is controlled by a pulse generator 5 by means of a lever 6.
In the line 1, an uncontrolled throttle 7 is also built in the manner of a Venturi nozzle, in the narrowest cross section, the z. B. in a servomotor 8 leading control pressure line 9 branches off.
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this is a reduction in the flow rate in the line 1 and consequently a pressure increase in the line 9. The piston of the servomotor is then adjusted in accordance with this pressure increase and through this the element to be controlled is adjusted as a function of the pulse. If the pulse pressure in the diaphragm chamber J drops, the throttle plate 4 is opened further, the speed in the main line 1 increases and the pressure in the line 9 decreases.
Basically, the same effect results if, as was customary up to now, the control pressure line 9 is connected to the line 1 at a distance behind the uncontrolled throttle 7. However, the range of change in the pressure in line 9 is then smaller, as FIG. 2 illustrates.
To the main line 9 pressure gauge tubes A, B, C are connected, u. between the first pipe A in front of the uncontrolled throttle point, the second immediately behind it and the third at a greater distance behind the throttle point. The first pipe A shows the pressure P2 in front of the stagnation point, which
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the position of the throttle plate 4, d. H. the size of the outflow cross-section. Since at the point of the manometer tube C, as illustrated in FIG. 2, the flow has already expanded again over the entire tube cross-section, the pressure cannot fall below a certain lower limit, because overpressure will always prevail at this point .
Immediately behind the fixed throttle point, on the other hand, at which the flow is constricted, not only the overpressure 0, but also a negative pressure 111 relative to the atmosphere will be established. This means that at the point of pressure gauge tube B, the range of pressure changes is expanded downwards.
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Stroke h of the throttle plate 4. If the stroke h is zero, i. H. the line 1 is completely closed, the pressure is equal to the pressure p, i.e. H. it is
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Also apply to those throttle controls in which a pulse is derived from the control pressure, which acts on the controlled throttle. Such cases are illustrated in FIGS. 4 and 5.
According to FIG. 4, the lever 6 is connected to a membrane 10, the chamber of which is connected to the control pressure line 9. According to this example, a throttle slide 11 can take the place of the throttle plate 1 without any change in the basic effect. This slide is controlled as a function of the control pressure in the branch line 9.
As in the example according to FIG. 1, a servomotor or the like can be connected to the line 9.
Fig. 5 illustrates a combination of the embodiments according to FIGS. 1 and 4. The control pressure acting on the diaphragm M in the line 9 is opposed to the primary pulse of the pulse generator 5 and acts like a feedback. If z. If, for example, the lever 6 is raised by the primary pulse, this results in a decrease in the pressure in the control line 9 and thus a force which the lever 6 strives to return, according to the above explanations.
If the control pressure line 9 is connected to the main line 1 at the point of the pressure gauge tube C in the usual way, the pressure ratio gradually decreases to the value 0 # 2 with the opening movement of the throttle plate 4. The control pressure corresponding to this value acts as a secondary pulse on the lever 6. A further decrease in the primary pulse below the limit value corresponding to this pressure results in a further opening of the throttle plate 4, but no further change in the control pressure in the line 9, so that the Secondary pulse acting on membrane 10 does not change. As a result, a change in the primary pulse remains ineffective below the limit value 0'2.
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This relationship is illustrated by the curve according to FIG. 6. This namely shows the change in the impulse acting on the membrane 10 as a function of the primary impulse. From the value of the primary pulse at which the throttle plate 4 is closed, as the primary pulse becomes smaller, the secondary pulse also decreases approximately linearly until the primary pulse has reached the value 9, which corresponds to the limit value 0-2 of the pressure ratio. If the primary pulse becomes even smaller, the secondary pulse no longer changes, so the curve runs as indicated by dashed lines.
If, however, according to the proposal according to the invention, the control pressure line 9 is connected to the main line 1 at the point of the pressure gauge tube B (FIG. 2), the solid curve according to FIG. 6 results in accordance with the pressure curve according to FIG. H. the secondary pulse also decreases approximately linearly with the primary pulse below the limit value in the same way as above this value. It follows from this that such control devices with a (feedback acting) secondary pulse also work properly in the area of the zero value of the primary pulse. If the throttle plate 4 is due to a further decrease in the primary pulse over the stroke hl (cf.
3), a negative pressure is established in the control pressure line 9 and the secondary membrane 10 exerts a downward return force on the lever 6.
In the further embodiment of FIG. 7 is a remote control, u. between a compass remote control. Two main lines 1 a and 1 b connected to the form are provided here. Each main line has an uncontrolled throttle 7a, 7b, in the suction area of which a control pressure line 9a, 9b branches off. A differential pressure corresponding to the respective control pulse should be generated in these two lines. This is done with the aid of a throttle element common to both main pressure lines, which is designed as an eccentric disk 12 and from the compass needle. H is turned.
As a result of the eccentric mounting of the disc 12, its rotation has a change in the outlet cross-section of the two main lines la and 1b, u. between in opposite senses, result.
For such remote controls, too, the advantage is of course essential that is given by the connection of the two differential pressure lines 9a, 9b in the suction area of the throttle 7a and 7b in the manner described above. As a result, with such a device, due to the enlargement of the control pressure range, an effect is still guaranteed even if the primary pulse no longer resulted in a change in the control pressure as a result of falling below a pressure limit.
PATENT CLAIMS:
1. An amplifier operated by a pressure medium, in the line of which an auxiliary medium flows through two series-connected throttles, one of which is changed according to a control or regulating value and to whose control pressure line branched off between the two throttles a control element (e.g. servomotor) is connected which is acted upon by the control pressure between the two throttles, but is independent of the pressures outside the area delimited by the throttles, characterized in that the control pressure line (9) between the throttles (7, 4) is connected to the point at which the smallest pressures occur.