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Pneumatisches Nachlaufwerk mit einem zweiarmigen Differentialhebel
In pneumatischen Nachlaufwerken wird der Ausschlag eines Messwerkes in einen entsprechenden Luft- druckwert umgewandelt, der in pneumatischen Regeleinrichtungen oder Anzeigegeräten weiter verarbeitet werden kann. Es ist bereits ein Nachlaufwerk mit einem Differentialhebel vorgeschlagen worden, der an einem Ende entsprechend dem von einem Messglied zurückgelegten Weg ausgelenkt wird und mit dem an- dern als Prallplatte ausgebildeten Ende eine Ausströmdüse aussteuert. Dieser Differentialhebel stützt sich mittels eines zur Bereichsverstellung längs des Hebels verschiebbaren Stützlagers (Reiter) auf einen Zwi- schenhebel ab, der vom Kompensationsbalg ausgelenkt wird.
Der Druck im Kompensationsbalg ist ein
Mass für den vom Messglied zurückgelegten Weg und wird über die einen Verstärker aussteuernde Düse ein- gestellt. In der Praxis ist es erwünscht, vom Messglied zurückgelegte Wege in einem möglichst grossen
Bereich mit dem gleichen Nachlaufwerk in einen entsprechenden Druck umzuformen. Der Aussteuerbe- reich des Nachlaufwerkes darf sich hiebei mit dem Messbereich nicht wesentlich ändern. Mit den bisher verwendeten Nachlaufwerken konnte nur eine Bereichsverstellung von etwa 1 : 2 vorgenommen werden, wenn der Aussteuerbereich und damit die Genauigkeit des Nachlaufwerkes erhalten bleiben sollte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bereichsverstellung in einem weit grösseren Bereich, z. B. von 1 : 10 und mehr möglich zu machen, ohne den Aussteuerbereich und die Genauigkeit des Nach- laufwerkes zu verändern. Beim Nachlaufwerk der oben beschriebenen Konstruktion wird dies dadurch erreicht, dass ein Ende des Zwischenhebels in einem festen Stützlager gelagert ist und sein Drehpunkt auf der Wirkungslinie der durch die Messgrösse hervorgerufenen Auslenkung am Ende des Differentialhebels liegt.
EinAusführungsbeispiel des neuenNachlaufwerkes wird an Hand der Fig. 1 - 3 in der Zeichnung näher erläutert. Hiebei zeigt Fig. 1 den konstruktiven Aufbau, während die Fig. 2 und 3 zur Erläuterung der nachstehender mathematischen Ableitung dienen.
Der Differentialhebel ist in Fig. 1 mit D bezeichnet und hat die Länge c. An seinem linken Ende wird der vom Messglied zurückgelegte Weg se (Eingangshub) eingeführt. In Abhängigkeit von der Stellung des Stützlagers (Reiter) L bewegt sich das rechte, die Ausströmdüse AS aussteuernde Ende um den Weg sD. Das Lager befindet sich in der Entfernung b von der Wirkungslinie der am linken Ende eingeleiteten Auslenkung se. Der Zwischenhebel Z ist gemäss der Erfindung um den Punkt P drehbar, der möglichst genau auf der Wirkungslinie der Auslenkung se liegen soll. Am rechten Ende des Zwischenhebels greift der Kompensationsbalg K an, dessen Kraft über die Messfeder F in einen proportionalen Weg sa umgewandelt wird. Der Ausströmdüse AS wird über die Drossel Dr die Zuluft zugeführt.
Zwischen Drossel und Düse stellt sich entsprechend der Aussteuerung der Steuerdruck ein, der über den Verstärker V den Kompensationsbalg K speist.
An Hand der nachfolgenden Rechnung wird nachgewiesen, dass der Aussteuerbereich xh definiert als Verhältnis des Weges des Differentialhebels zum Aussteuern des Verstärkers bezogen auf den Punkt E zum Eingangshub se unabhängig von der Bereichsverstellung, d. h. unabhängig von der Stellung des Reiters ist. Das heisst unabhängig von der Stellung des Reiters ergibt der Weg zum Aussteuern der Düse bei abgeschaltetem Kompensationsbalg K, verglichen mit dem Eingangsweg se'stets das gleich Verhältnis. Der Aussteuerweg sD der Düse ist hiebei auf den Punkt zu beziehen, an dem der Eingangshub se angreift (sD').
Der
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EMI2.1
EMI2.2
es bedeutet se = Eingangshub in mm sa = Ausgangshub in mm, ein konstruktionsbedingter konstanter Wert von zirka 4 bis 6 mm
Pa = Ausgangsdruck zwischen 0,2 und 1, 0 atü x = Weg an der Stelle des Stützlagers L (Reiter) in mm sD = Weg des Differentialhebels zum Aussteuern des Verstärkers, gemessen über der Düse in mm (zirka 4 X 10 ¯3 mm) sD'= wie sD, jedoch bezogen auf den Eingang se.
In den Fig. 2 und 3 ergibt sich bei der Betrachtung der Übersetzungsverhältnisse an den Hebeln a und für den Zwischenhebel Z mit der Länge a gilt :
EMI2.3
für den Differentialhebel D mit der Länge c gilt :
EMI2.4
damit ergibt sich :
EMI2.5
EMI2.6
EMI2.7
EMI2.8
einfluss wird, sondern eine von den Werten sD ; a ; sa ; c abhängige Gerätekonstante ist.