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Pneumatischer Proportionalregler, insbesondere Zeigerabgriffgerät zur Regelung von Regelgrössen, wie z. B. von Druck
Es sind pneumatische Proportionalregler z. B. zur Regelung oder Grenzwerterfassung bekannt, die mit einem Düsenpaar, bestehend aus einer Strahl- und einer Auffangdüse, versehen sind, zwischen de- nen eine Steuerfahne mit gerader Steuerkante beweglich angeordnet ist, die meist über eine Hebelüber- setzung mit dem Istwertanzeiger in Verbindung steht. Das Düsenpaar dagegen ist mit dem Sollwertein- steller gekuppelt. Die Kantenstellung der Steuerfahne zwischen den Düsen entspricht hiebei der Zeigerstellung des Istwertanzeigers.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass der geraden Kante der Steuerfahne während des Steuervorganges nur ein geringer Weg zur Erfüllung ihrer Funktion zur Verfügung steht. In Anbetracht der geringen Düsendurchmesser und der auftretenden Strahlablenkung beträgt der Weg der Steuerfahne mitunter nur einige Zehntel Millimeter, um den Druck in der Fangdüse über dengesamten Bereich auszusteuern. Um einen genügend grossen, dem Proportionalbereich entsprechenden Zeigerausschlag des Istwertanzeigers zu erhalten, ist es hier erforderlich, eine möglichst grosse Hebelübersetzung vorzunehmen. Hierunter leidet jedoch die Genauigkeit und Feinfühligkeit des Reglers, da einmal alle Gelenke ein gewisses Spiel aufweisen und zum andern niemals reibungsfrei arbeiten.
Es ist eine weitere Art dieser Geräte bekannt, bei denen ein rohrartiger Körper an seiner Stirnfläche kurvenartig ausgebildet ist, wobei die Kurve eine gleichmässige, auf dem Umfang ansteigende Bahn bildet. Das Düsenpaar ist hier derart angeordnet, dass eine Düse gegen den inneren und eine gegen den äusseren Umfang des rohrartigen Körpers gerichtet ist, wobei die sich drehende Kurve die Fangdüse entsprechend dem Regelvorgang mehr oder weniger abdeckt. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass eine solche Kurve kompliziert und teuer in der Herstellung ist.
Darüber hinaus ist es allen beschriebenen Geräten zu eigen, dass es nicht möglich ist, in irgendeiner Art den Proportionalbereich zu verändern, dieser ist in jedem Falle festgelegt.
Ferner sind Nachlaufsteuerungen bekannt, bei denen ein Zwillingsdüsenpaar einer Steuerfahne nachgeführt wird. Der Proportionalbereich eines solchen Reglers wird in der Weise verstellt, dass man an einem zwischen dem Düsenpaar und einem Nachführwegelement vorgesehenen Hebelsystem die Übersetzungsverhältnisse ändert. Auch hier sind wieder Hebelsysteme gebräuchlich, die die gleichen oben beschriebenen Nachteile aufweisen. Da diese Steuerungen ebenfalls kompliziert und teuer sind, finden sie nur in Präzisionsgeräten Verwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, das unter Beibehaltung eines einfachen Aufbaues bei kleinen Abmessungen gelenkig geführte Teile weitgehend vermeidet, eine Einstellung des P-Bereiches zulässt und eine hohe Ansprechempfindlichkeit sichert.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mit dem Istwertzeiger des Reglers ein Kurvensegment mit sich nach dem Drehpunkt hin verflachenden Kurvenbahnen verbunden ist, das durch ein entlang der Kurvenbahnen verschiebbares Düsenpaar, das seinerseits zusammen mit dem Sollwertzeiger
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verstellt werden kann, an verschiedenen Stellen der Kurvenbahnen pneumatisch abgegriffen wird. Eine zweite Kurvenbahn ermöglicht z. B. eine Umkehr des Arbeitssinnes.
Ein Düsenpaar, bestehend aus einer an sich bekannten Strahl- und Fangdüse, steht mit dem Soll- werteinsteller in Verbindung und wird mit diesem verstellt. Bei P-Bereichverstellung kommen Strahl- und Fangdüse in Bereiche verschiedener Kurvenanstiege, wodurch sich der zur Aussteuerung der Düse notwendige Winkel des Istwertanzeigers verändert, was einer Xp-Änderung entspricht. (Hiebei entspricht Xp dem jeweiligen Wert des Druckes). Zur Verstärkung dieses Effektes sind die Düsen als Langschlitz- düsen ausgebildet, diese Langschlitzdüsen haben gegenüber den in bekannter Weise mit Bohrungen ver- sehenen Düsen den Vorteil, dass die Steuerwege trotz kleinem Luftverbrauch vergrössert werden, was für das Prinzip derAnmeldung entscheidend ist, die sich bei der Verstellung entlang der Kurvenbahnen noch sinngemäss drehen.
Die Drehung der Schlitzlängsachse des Düsenpaares gegenüber der Kurvenbahn ist eine Relativbewegung, bei den bisher bekannten Kurvenbahnen, beispielsweise in Form einer archime- dischen Spirale bzw. Trommelkurve gibt es keine Drehung des Düsenpaares um seine Längsachse. Das Kurvensegment ist hiebei scheibenförmig ausgebildet und weist eine symmetrische Form auf.
Der erfindungsgemässe Regler hat den Vorteil, dass sämtliche während des Betriebes beweglichen Teile ausser dem Istwertzeiger mit dem Kurvensegment weggefallen sind. Durch Verstellung des Düsenpaares ist es auf einfache Art möglich geworden, den Proportionalbereich des Reglers zu verstellen. Die kurvenförmige Ausbildung der Steuerfahne bringt eine dem Proportionalbereich entsprechende Wegverlängerung für den Steuervorgang vom völlig abgedeckten bis zum völlig freigegebenen Düsenquerschnitt.
Hiedurch wird eine Streckung des zur Aussteuerung notwendigen Anzeigebereiches des Istwertanzeigers (Proportionalbereich) erreicht. Die symmetrische Ausbildung und Verstellbarkeit des Kurvensegmentes gestattet in an sich bekannter Weise eine Umkehrung des Wirkungssinnes des Gerätes. Die Herstellung des Proportionalreglers, insbesondere Zeigerabgriffgerätes, ist sehr einfach und billig.
Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Gerätes, Fig. 2 eine Ansicht des Kurvensegmentes mit Ist- und Sollwertzeiger.
Fig. l zeigt d äs B eispiel eines pneumatischen Proportionaldruckreglers. Wenn von der Regelstrecke l ein Drucksignal an die Bourdonfeder 2 übertragen wird, wird diese an ihrem freien Ende ausgelenkt.
Dieser Anschlag wird über eine Koppel 3 auf den Istwertzeiger 4 übertragen. Mit dem Istwertzeiger 4 ist über die Welle 5 ein Kurvensegment 7 verbunden. Oberhalb des Kurvensegmentes 7 liegt auf gleicher Achse, jedoch getrennt, die Sollwertzeigerwelle 6. An dieser Welle 6 greift der Sollwertzeiger 8 an. Mit dem Sollwertzeiger 8 ist das Düsenpaar 9,10, bestehend aus einer mit Langschlitz versehenen Strahldüse 9 und Fangdüse 10, verbunden. Steigt der Druck in der Regelstrecke 1 an, wird der Istwertzeiger 4 und mit ihm das Kurvensegment 7 ausgelenkt. Hiedurch wird das Düsenpaar 9,10 im Sinne eines fallenden Druckes in der Leitung 11 ausgesteuert. Über den Verstärker 12 wird die pneumatische Stelleinrichtung 13 betätigt, so dass der Druck in der Regelstrecke 1 wieder abfällt.
Durch Verstellung des Sollwertzeigers 8 auf der Istwertskala 14 wird die Stelleinrichtung 13 so lange betätigt, bis der Istwertzeiger 4 auf den neuen Sollwert eingelaufen ist. Durch Verstellung des P-Bereichzeigers 15 aufderP-Skala 16 wird die Halterung 17 des Düsenpaares 9,10, die um die Sollwertzeigerwelle 6 drehbar gelagert ist, so verstellt, dass das Düsenpaar 9,10 gegenüber der Kurvenbahn 18 einmal gedreht wird und zum andern durch Verschiebung des Düsenpaares 9,10 entlang der Kurvenbahn 18 der Arbeitspunkt an verschieden steilen Stellen der Kurvenbahn 18 verschoben wird. Durch diese beiden Effekte, Drehung des Düsenpaares 9,10 und Verschiebung derselben in verschiedene Anstiegsbereiche, wird der Proportionalbereich des Reglers, d. h. der Ausschlagwinkel des Istwertzeigers 4, mit dem das Düsenpaar 9,10 voll ausgesteuert wird, bestimmt.
Mit dem Drehknopf 19 kann über die biegsame Welle 20 derArbeitspunkt des Gerätes, z. B. Xa = 0, 6 kp/cm2 bei Übereinstimmung von Soll-und Istwertzeiger 8,4, durch Verschiebung des Gleitsteines 21 einjustiert werden.
In Fig. 2 ist der Istwertzeiger 4 mit dem Kurvensegment 7 gekoppelt. Mit dem Sollwertzeiger 8 ist das Düsenpaar 9,10 verbunden. In der gezeichneten Schlitzdüsenstellung 22 steuert ein sehr kleiner Istwertzeigerausschlag dasDüsenpaar 9,10 mit kleinstem Drehwinkel 23 aus. Die Proportionalbereicheinstellung erfolgt durch Verdrehung des Halters 17 des Düsenpaares 9,10 gegenüber dem Sollwertzeiger 8, z. B. bis in die Düsenstellung 25. Durch Drehen des Knopfes 19 wird nun dasDüsenpaar 9,10 in Stellung 26 gebracht. An dieser Stelle steht das Düsenpaar 9, 10 senkrecht zur Kurvenbahn 18, ausserdem ist der Kurvenanstieg sehr flach, so dass ein sehr grosser Drehwinkel 27 zur Aussteuerung des Düsenpaares 9,10 notwendig ist.
Wird das Kurvensegment 7
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statt mit der Einstellmarke 28 (gleichsinnig) mit der Einstellmarke 29 (in umgekehrter Weise) über den Istwertzeiger 4 gestellt, so wird hiedurch der Arbeitssinn des Reglers umgekehrt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pneumatischer Proportionalregler, insbesondere Zeigerabgriffgerät zur Regelung von Regelgrö- ssen, wie z. B. von Druck, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Istwertzeiger (4) des Proportionalreglers über eine Welle (5) ein scheibenförmiges Kurvensegment (7) verbunden ist, das mit sich nach dem Drehpunkt hin verflachenden Kurvenbahnen (18) versehen ist und dass ein an sich bekanntes, aus Strahl- (9) und Fangdüse (10) bestehendes Düsenpaar (9 : 10), das seinerseits zusammen mit dem Sollwertzeiger (8) verstellt werden kann, entlang der einen Kurvenbahn (18) verschiebbar angeordnet ist.
2. Pneumatischer ProportionalreglernachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Düsen des Düsenpaares (9 ; 10) als Langschlitzdüsen ausgeführt sind.
3. Pneumatischer Proportionalregler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Düsen des Düsenpaares (9 ; 10) gegenüber der Kurvenbahn (18) des Kurvensegmentes (7) drehbar angeordnet sind.
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