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Einrichtung zum Rechnen mit pneumatischen Drücken
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Rechnen mit pneumatischen Drücken mittels eines selbsttätigen Momentenvergleichssystems.
Es sind Einrichtungen zum Rechnen mit pneumatischen Drücken bekannt, die im Einheitsdruckbereich nach dem selbsttätigen Momentenvergleichsprinzip arbeiten und bei denen die definierte Führung derDruck-Kraft-UmformermittelsGleitlagernoderHebelgetriebenerreicht wird. Bei den Ausführungen mit Gleitlagern treten jedoch grosse Reibungskräfte auf, die zu Rechenungenauigkeiten führen. Diese Reibungskräfte bedingen zudem den Einsatz von unverhältnismässig kräftigen und damit grossen DruckWeg-Umformern zur Überwindung derselben. Die Ausführungen mit Hebelgetrieben haben den Nachteil einer relativ sperrigen und damit grossen und unübersichtlichen Bauweise.
Die notwendigen Gelenke weisen ein unvermeidliches Lagerspiel auf, das zur Verminderung der Rechengenauigkeit und zu ungün- stigemdynamischenVerhalten der Einrichtung führt. Es sind weiterhin Einrichtungen bekannt, bei denen ein Druck-Kraft-Umformer von einer Wippe getragen wird. Bei diesen Einrichtungen ist jedoch die be- wegte Masse vergleichsweise gross. Dadurch wird das dynamische Verhalten des Gerätes äusserst ungünstig beeinflusst. Eine ausreichende Stabilisierung ist nur mit zusätzlichen Baugruppen, beispielsweise mit hydraulischen Dämpfern od. dgl. zu erreichen. Man hat diese Schwierigkeiten zum Teil dadurch umgangen, dass die Druck-Kraft-Umformer an festliegenden Stellen an die Wippe angelenkt werden.
Der Momentenvergleich erfolgt hiebei durch Verschieben des Wippendrehpunktes mittels eines Druck- WegUmformers. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht aber darin, dass der Aufbau der Wippe und deren Lagerung kompliziert und aufwendig ist. Des weiteren sind Einrichtungen bekannt, bei denen der Einfluss eines in konstantem Abstand vom Wippendrehpunkt an der Wippe angelenkten Druck-Kraft-Umformers oder Druck-Weg-Umformers auf die Momentenbilanz an der Wippe durch einen andern DruckKraft-Umformer mit Hilfe eines speziellen Federsystems in definierter Weise verändert werden kann.
Im Niederdruckbereich ist die Ausnutzung strömungstechnischer Eigenschaften der Luft für den Aufbau von Rechengeräten möglich, da die dabei auftretenden Rechenfehler hier in zulässigen Grenzen gehalten werden können. Nach diesem Prinzip sind Einrichtungen bekannt, bei denen durch pneumatische Widerstände in Verbindung mit einer selbsttätigen Druck-Kraft-Kompensationsschaltung bestimmte mathematische Verknüpfungen realisiert werden können. Sollen diese Einrichtungen jedoch im Einheitsdruckbereich eingesetzt werden, sind zusätzliche Übertrager zur Transformation der Drücke nötig, die den Aufwand aber wieder bedeutend erhöhen und damit die Rechengenauigkeit sowie das dynamische Verhalten ungünstig beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Rechnen mit pneumatischen Drücken zu schaffen, mit der es möglich ist, mittels eines selbsttätigen Momentenvergleichssystems zwei oder drei pneumatische Drücke derart mathematisch zu verknüpfen, dass das Ergebnis der Verknüpfung als Druck entsteht.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen Stützplatten und einer Wippe so- wie einer Wippenplatte deripunkt- und kugelgelagerte translatorische verschiebbare Druck-Kraft-Umfor- mer und an denselben stellungsgeregelte Druck-Weg-Umformer angeordnet sind. Zur Stellungsregelung der Druck-Weg-Umformer sind Federn zur Messung und Rückstellung, Membranen als Sollwertgeber bzw. Stellglieder und Düsen-Systeme als Indikatoren bzw. Steuerorgane angebracht. Zur Aufrechterhal- tung des Wippengleichgewichtes und zur Aussteuerung des Ausgangsdruckes ist ein weiterer pneumati- scher Indikator in Form eines Düsensystems neben der Wippe angeordnet.
Zur Einstellung bestimmter
Rechenkennlinien sind Justiervorrichtungen, bestehend aus Platten, Führungsbolzen, Stellwinkeln und
Stellspindeln für die Druck-Weg-Umformer und aus verstellbaren Winkelhebeln mit Kompensationsfe- dernfürdie Druck-Kraft-Umformer vorgesehen. Zwischen Druck-Kraft-Umformer und Druck-Weg-Um- former ist eine aus zwei Röhrchen und einem mit diesen fest verbundenen biegsamen Federdraht be- stehende auswechselbare Kupplung angeordnet. Die Vorteile der Erfindung sind das günstige dynamische
Verhalten, die kleine Baugrösse, die leichte Auswechselbarkeit von Druck-Kraft-Umformer, Feder- drahtkupplung und Druck-Weg-Umformer sowie die Möglichkeit, dabei nicht nur zwei, sondern drei unabhängig variable Eingangsdrücke multiplikativ zu verknüpfen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den
Zeichnungen zeigen : Fig. 1 den gerätetechnischen Aufbau der Einrichtung in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ein Schema der Einrichtung.
Zwei Stützplatten eine Wippenplatte --2-- und Distanzbolzen --3-- sind zu einem Gestell verschraubt. In den Stützplatten --1-- sitzen Montageschrauben --4--, die zur Befestigung der Ein- richtung z. B. in einem Schutzgehäuse dienen können. Ausserdem enthalten die Stützplatten --1--
Justiervorrichtungen zur Einstellung des Arbeits- oder des Nullpunktes der Druck-Weg-Umformer --9-- bestehend aus den Platten --8--, den Stellwinkel den Führungsbolzen --7-- und den Stell- spindeln --6--. Mittels zweier Führungsbolzen --7-- sind jeweils eine Platte --8-- und ein Stellwinkel - -5--starr verbunden. Auch ein Druck-Weg-Umformer --9-- ist auf jeder Platte --8-- befestigt.
Durch
Drehen der entsprechenden Stellspindel-6-, die ein Gewinde trägt, lässt sich daher jeder der beiden
Druck-WEg-Unmformer--9-- für sich translatorisch in definierter Weise verschieben. Die Platten --8-- dienen gleichzeitig als Laufschienen für je einen Druck-Kraft-Umformer --10--. Die Druck-Weg-Um- former --9-- tragen an den Stirnseiten Winkeltüllen --11-- für die Druckluftanschlüsse. Darüber be- findet sich bei jedem Druck-Weg-Umformer --9-- das Düsensystem --12--, das als Indikator für das
Kräftevergleichsgewicht am Hebel --14-- wirkt. Der Hebel --14-- ist in der Fussplatte --32--des
Druck-Weg-Umformers-9--gelagert.
Am Hebel --14-- wird die Kraft der Eingangsdrücke -PE1 bzw. PE2-, die an der Membran --13-- erzeugt wird, mit der Kraft der messfeder --154-- berglichen Die Messfeder --15-- ist einerseits am Hebel --14-- und anderseits am Schubbolzen --17-- befestigt. Da der Schubbolzen --17-- mit dem Druck-Kraft-Umformer --10-- verbunden ist, ist die Kraft der Messfeder --15-- ein Mass für die Position des Druck-Kraft-Umformesr --10--. Das Düsensystem--12-wirkt jedoch nicht nur als Indikator für das Gleichgewicht am Hebel --14--, sondern auch als Steuerorgan für einen Hilfsluftstrom. Dieser übt einen Druck auf die Rollmembran --16-- aus. Letztere ist am Schubbolzen --17-- befestigt.
Daher verschiebt die Rollmembran --16- den Druck-Kraft-Umformer --10-- und spannt die Messfeder --15-- und die Rückstellfeder-33-. Diese wirkt im Gegensatz zur Messfeder --15-- nicht auf den Hebel--14-- und dient daher auch nicht als Mass für die Position des Druck-Kraft-Umformers-10-. Die Rückstellfeder --33-- unterstützt lediglich die Messfeder - bei der Verschiebung des jeweiligen Druck-Kraft-Umformers --10-- nach unten. Sie stützt sich an dem Gehäuseteil --36-- des Druck-Weg-Umformers --9-- ab, Zwischen dem Gehäuseteil --35-- und dem Gehäuseteil --36-- sit die Rollmembran --16-- eingespannt.
In die Druck-Kraft-Umformer --10-- sidn Wellrohre --18-- eingebaut, die sich über je ein Kugellager --19-- gegen die Wippe - abstützen. Durch je zwei weitere Kugellager --19-- stützt sich jeder Druck-Kraft-Umformer - gegen die Platten --8-- ab. Zur Gewährleistung einer definierten Lage des wippenseitigen Kugellagers --19-- des jeweiligen Druck-Kraft-Umformers --10-- ist die Schwinge --21--, die mit der Kugellagerachse --31-- fest verbunden ist, durch eine Blattfeder --34-- reibungsarm an einem Trag- arm --30-- gelagert. Auf einer Achse --22-- des Druck-Kraft-Umformers --10-- kann sich der verStellbare Winkelhebel ---23-- drehen. Mit seiner Hilfe wird die Kraft der Kompensationsfedern-24-verändert, die zur Nullpunkteinstellung des Druck-Kraft-Umformers --10-- dienen.
Die Wippe --20-ist mittels des Krenzfederlagers --25-- n die Wipendplatte --2-- befestigt. Der Indikator --26-- ist einstellbar mit der Wippenplatte --2-- verbunden. Zwischen Druck-Kraft-Umformer --10-- und Schubbolen --17-- des Druck-Weg-Umformes --9-- sit eine auswechselbare Kupplung angeordnet.
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Sie besteht aus zwei Röhrchen--27 und 28--und einem Federdraht Die Röhrchen --27 und 28-besitzen eine zentrale, im Durchmesser abgestufte Bohrung, deren enger Teil zur Aufnahme von jeweils einem Ende des Federdrahtes --29-- bestimmt ist. Die Röhrchen --27 und 28-- sind auf dem Federdraht --29-- z. B. durch Löten derart fixiert, dass sich die erweiterten Abschnitte der Bohrungen gegenüberliegen und dass zwischen den Stirnseiten der Röhrchen --27 und 28-- ein gewisser Abstand besteht. Die Befestigung der auswechselbaren Kupplung im Druck-Kraft-Umformer --10-- einerseits und im Schubbolzen --17-- des Druck-Weg-Umformes --9-- anderseits erfolgt durch Klemmschrauben --37 und 38--, die auf die Röhrchen-27 bzw. 28-drücken.
Die Funktion der Einrichtung wird an Hand der allgemeinsten ausführbaren Rechenoperation PA (PE1 PE2): PE3 nachstehend beschrieben.
Die beiden Eingangsdrücke-pEt und PE2-- werden auf die beiden Druck-Weg-Umformer gegeben.
Diese Druck-Weg-Umformer verstellen die Abstände-li bzw. l-. Im Abstand-li-vom Wippendrehpunkt wirkt die Kraft-Fi-, die von einem Druck-Kraft-Umformer --10-- aus dem Eingangs-
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bewirkt über einen pneumatischen Indikator --26-- die Entstehung eines Ausgangsdruckes --PA--, der über den zweiten Druck-Kraft-Umformer --10-- in eine Kraft --F2-- umgewandelt wird. Diese Kraft - wirkt an der Wippe --20-- im Abstand --12-- und bildet mit diesem ein weiteres Drehmoment
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lgPATENTANSPRÜCHE :
1.
Einrichtung zum Rechnen mit pneumatischen Drücken mittels eines selbsttätigen Momentenvergleichssystem zur mathematischen Verknüpfung von zwei oder drei pneumatischen Drücken unter Verwendung von zwei Druck-Kraft-Umformern und zwei Druck-Weg-Umformern, die zwischen zwei Stützplatten und einer Wippe sowie einer Wippenplatte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der Druck-Kraft-Umformer (10) zwischen den Stützplatten (1) und der Wippe (20) Kugellager (19), zur Druck-Kraft-Umformung Wellrohre (18), für jeden Druck-Kraft-Umformer (10) zur Führung des wippenseitigen Kugellagers eine mit der Kugellagerachse (31) fest verbundene, mittels einer Blattfeder (34) an einem Tragarm (30) reibungsarm gelagerte Schwinge (21),
zur Justierung des Nullpunktes jedes Druck-Kraft-Umformers (10) je zwei etwa gleiche ausserhalb des Wellrohres (18) beidseits desselben befindliche Kompensationsfedern (24), zur Einstellung der Kraft der Kompensationsfedem (24) einU-förmiger, mitL-förmigen Enden versehender, um eine Achse (22) drehbarer Winkelhebel (23) und zur Positionierung der Druck-Kraft-Umformer (10) stellungsgeregelte Druck-Weg-Umformer (9) vorgesehen sind.