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Proportional-integral wirkender pneumatischer Regler
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung eines bekannten, pneumatischen Reglers mit einstellbare Proportional-und Integralkopplung, einstellbarem Sollwert der zu messenden Grösse und Gangreversierung. Bei solchen Reglern hat man den Proportionalitätsbereich dadurch einstellbar gemacht, dass die Abweichung des Istwertes vom Sollwert der zu messenden Grösse durch Änderung des Ausgangssignales ausgeglichen wird, welches Signal auf die Membrane einer Rückkopplungskammer wirkt und durch Druck- änderungen in der Ruckkopplungskammer des Proportionalitätsbereiches mit Hilfe zweier Drosseldüsen im Verhältnis zum Druck in der Kammer der Austrittsluft einstellbar ist,
während die Integrierfunktion des Reglers mittels der durch ein Integrationsdrosselventil einstellbaren Zeitänderung des Druckes beim Ausgang aus den beiden Drosseldüsen erzielt wird.
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung dieses Reglers besteht im wesentlichen darin, dass die beiden Drosseldüse zu einem Doppelventil vereinigt sind, dessen einstellbarer Doppelkegel die Durchfluss-Querschnitte beider Drosseldüse gleichzeitig kontinuierlich und gegensinnig ändert.
In der Zeichnung ist in Fig. l und 2 ein Ausführungsbeispiel des Reglers gemäss der Erfindung veran- schaulicht. Fig. l zeigt einen Axialschnitt des Reglers, Fig. 2 den Axialschnitt durch das Doppelventil.
Der Regler weist zwei Membrankammern 1 und 2 auf, welchen durch die Leitungen 3 bzw. 4 die pneumaischen Signale des gemessenen bzw. des geforderten Wertes (Istwert bzw. Sollwert) zugeführt werden.
Die wirksamen Flächen der Membranen, welche die Kammern abschliessen, sind verschieden, so dass bei Einleitung eines Druckes in die Kammer eine Kraft in Achsrichtung der Membranen entwickelt wird.
Durch Vertauschen der Leitungen 3 und 4 kann man den Gang des Reglers reversieren. Gleicht der Istwert dem Sollwert der zu messenden Grösse, so sind die Drücke in den Kammern 1 und 2 gleich gross und ihre Wirkungen auf die zentrale Membranspindel 5 heben sich auf. Jede Abweichung des Istwertes vom Sollwert stört das Druck-Gleichgewicht in den Membrankammer 1 und 2. Die Membranspindel 5 wird aus ihrer Mittellage ausgeschwenkt. Die Richtung der Ausschwenkung hängt vom Sinn der Abweichung des Istwertes vom Sollwert und vom Einschalten der Zuleitungen zu den Membrankammer 1 und 2 ab. Zufolge Ausschwenkung des mittleren Schraubenbolzens. 5 ändert die Klappe 6. die mittels einer exzentrischen Schraube 7 betätigt wird, die in den Schraubenbolzen 5 eingeschraubt ist, ihre Lage.
Den ständigen Kontakt zwischen der Klappe 6 und der exzentrischen Schraube 7 bewirkt eine entsprechende Vorspannung der Klappe 6. Die Exzentrizität der Schraube 7 erleichtert die Einstellung der Mittellage der Membrane. Infolge Änderung der Lage der Klappe 6 mit Bezug auf die Düse 8 ändert sich der Luftdruck in der Membrankammer 9 im Raum zwischen der Blende 10 und der Düse 8.
Der Luftdruck wird durch, das bekannte pneumatische System "Blende-Düse-Klappe" folgendermassen gesteuert :
Luft von konstantem Druck wird durch die Leitung 11 über die Blende 10 in den Raum 9 des gesteuerten Luftdruckes eingeführt und entweicht durch die Düse 8 in die Atmosphäre. Der Durchflussquerschnitt der Düse 8 wird entsprechend der Lage der Klappe 6 oberhalb der Düse 8 geändert. Entsprechend ändert sich die Menge der durch die Düse 8 abströmenden Luft und der Druck in der Membrankammer 9. Der Hub der Klappe 6 über der Düse 8 ist für den vollen Druckbereich der Steuerluft sehr klein und beträgt der Grössenordnung nach Hundertstel Millimeter.
Der von der Klappe 6 gesteuerte Druck in der Kammer 9
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13 ausgeglichen,d. i. durch den Druckunterschied in den Kammern 1 und 2, anderseits durch die Drücke in den Membrankammern 14 und 15 beeinflusst. Der Druck in der Kammer 14 ist mit dem der Ausgangsluft in der Kammer 13 identisch, der Druck in der Kammer 15 wird durch Einstellung des Proportionalitätsbereiches be-
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17. Das Drossel'Doppelventil 16 wirkt als ein. Druckteiler zwischen dem Ausgangssignal In den Kammern 13 und 14. Durch Einstellung eines relativen Druckes in der Kammer 15 erfolgt die Einstellung des Pro- portionalitätsbereiches. Der Ausgang des Doppelventils 16 führt in den Dmekraum der Membran. - kammer 18.
Stimmt der Istwert der gemessenen Grösse mit dem Sollwert überein, so strömt über das Ventil keine Luft. Sind aber die beiden Werte nicht im Gleichgewicht, so strömt Luft in einet oder in der andem Richtung je nach dem Sinne der Abweichung. Diese Luft wird über die Öffnungen 80 und 21 in die Atmosphäre geblasen. Bei einem gewöhnlichen Proportionalregler ist der Druck der Luft in der Kammer 18 konstant. Beim Proportional-Integral-Regler gemäss der Erfindung ändert sich der Gegendruck In der Kammer 18 gemäss dem Ausgangssignal des Reglers mit Hilfe eines Ventilsystems 19 und der Einstellung eines Integrier-Drosselventils 17 so, dass sich der Gegendruck in der Kammer 18 hinter dep Ausgangssignal um einen durch die Einstellung des Integrier-Drosselventils 17 gegebenen Wert verzögert einstellt.
Die Druck- änderung in der Kammer 15 verursacht eine weitere Vergrösserung oder Verminderung (je nachdem, ob der Druck in der Kammer 15 steigt oder sinkt) des Druckes in der Kammer 9 und dadurch auch in der Kammer 13 und 14 und hat die Vergrösserung (Verminderung) des Ausgangssignals zur Folge, die ihrerseits auf den Druck der Kammer 15 rückwirkt. Diese Anordnung arbeitet als iategdarander Regler, d. h. dass
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dauerndeingestellten Integrations-Kopplung. Die Geschwindigkeit des Umstellen des Ausgangssignal ! wird von der Nachstellzeit bestimmt, die mit Hilfe des Integrier-Drosselventils 17 eingestellt wird.
Fig. 2 zeigt den Schnitt durch das Drossel-Doppelventil 16 zur Einstellung des Proportionalitätsbe-
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mer 15 bzw. 18 führenden Leitungen bezeichnet. Durch axiales Verschieben des Ventilkegels 22 ändern sich gleichzeitig beide Drosselquerschnitte 23 und 24, u. zw. so, dass bei Vergrösserung des einen Querschnitten der andere Querschnitt verkleinert wird und umgekehrt. Durch diese Anordnung wird eine beschleunigte und lineare Änderung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von. der Hm ! enmg der Abweichung des Istwertes vom Sollwert der zu messenden Grösse erzielt.