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Steuerbarer pneumatischer Impulsgenerator
Die Erfindung betrifft einen steuerbaren pneumatischen Impulsgenerator zur Erzeugung periodischer Druckimpulse, deren Pulsfrequenz der Amplitude eines analogen Steuersignals proportional ist, der ein von Düsen angetriebenes Wellrad besitzt, das durch eine Achse mit einer von einem Strahl-Fangdüse-System abtastbaren Steuerscheibe fest verbunden ist. Als Eingangssignal kann ein pneumatisches, hydraulisches oder mechanisches Signal dienen.
Es sind pneumatische Impulsgeneratoren bekannt, die aus durch Federschwinger gesteuerten pneumatischen Relais aufgebaut sind. Die Pulsfrequenz dieser Generatoren wird durch die Eigenfrequenz der Federschwinger bestimmt und lässt sich nur in geringem Masse und vorzugsweise manuell verändern. Es sind auch pneumatische Impulsgeneratoren bekannt, die aus pneumatischen Negatoren und pneumatischen Widerstands-Speicher-Elementen aufgebaut sind, die aber keine lineare Steuerung der Frequenz ermöglichen. Weiterhin sind pneumatische Integratoren bekannt, die nach dem Prinzip Turbine-Fliehkraftpendel aufgebaut sind. Deren Drehzahl, und damit die Frequenz, kann nur quadratisch mit dem Eingangsdruck verändert werden.
Zweck der Erfindung ist es, einen pneumatischen Impulsgenerator zur Erzeugung periodischer pneumatischer Druckimpulse zu schaffen, deren Pulsfrequenz durch ein analoges Signal steuerbar ist und bei dem der Zusammenhang zwischen analogem Eingangssignal und Pulsfrequenz linear ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen steuerbaren pneumatischen Impulsgenerator zur Erzeugung periodischer Druckimpulse zu schaffen, dessen Pulsfrequenz mittels einer Rückführeinrichtung von einem analogen Signal gesteuert werden kann.
Der erfindungsgemässe Impulsgeber der eingangs geschilderten Art kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass ein Ende eines mit einem Kraftsignal beaufschlagbaren Hebels radial mit einer Achse eines Permanentmagneten einer Wirbelstrombremse verbunden ist, das andere Ende des Hebels die Prallplatte eines vor einem pneumatischen Verstärker angeordneten Düsen-Prallplatte- Systems bildet, dass der Ausgang des Verstärkers mit Düsen zum Antrieb des Wellrades verbunden ist und dass das Wellrad mit einer Trommel der Wirbelstrombremse auf einer Achse starr befestigt ist.
Vor dem Hebel ist ein proportional wirkender Druck-Kraft-oder ein Weg-Kraft-Umformer angeordnet.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Impulsgenerators besteht gegenüber den bekannten darin, dass die Pulsfrequenz der pneumatischen Druckimpulse proportional zu der Amplitude des analogen Eingangssignals steuerbar ist. Der Impulsgenerator kann auch als Pulsmodulator, Geber bei Dosieraufgaben und zum Aufbau von Analog-Digital-Umsetzern eingesetzt werden.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch veranschaulicht.
Der Impulsgenerator stellt einen Folgeregelkreis dar, der aus einem Düsen-Prallplatte-System - -5--, einem Verstärker--8--, einem durch Düsen--9-angetriebenen Wellrad--10--und
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einer drehbar gelagerten Achse--4--verbunden, an der der Hebel--3--radial befestigt ist.
Weiterhin besteht der Impulsgenerator eingangsseitig aus einem vor dem Hebel --3-- angeordneten Umformer--2--und ausgangsseitig aus einem die Steuerscheibe--13--abtastenden Strahl-Fangdüsen-System--14--mit nachfolgendem Impulsformer und-verstärker
Die Wirkungsweise des pneumatischen Impulsgenerators ist folgende :
Wird in den Eingang--l--ein analoges Signal gegeben, so entsteht auf Grund der am Hebel --3-- angreifenden Kraft des Umformers --2-- um die Achse--4-ein Moment, das eine Verdeckung der Steuerdüse --6-- des Düsen-Prallplatte-Systems --5-- und somit ein Ansteigen des Steuerdruckes zwischen der Steuerdüse-6-und der Drossel --7 -- bei konstantem Hilfsdruck --18-- bewirkt.
Infolgedessen wird der Verstärker --8-- ausgesteuert und treibt durch die über die Düsen --9-- ausströmende Druckluft das Wellrad--10--mit der Wirbelstromtrommel--11-- und der Steuerscheibe--13--an. Die Wirbelstromtrommel--11--liegt im Magnetfeld des Permanentmagneten-12-, so dass durch ihre Rotation Wirbelströme in ihr entstehen, die sie und das Wellrad--10--bremsen und gleichermassen ein Drehmoment am Permanentmagneten--12-hervorrufen. Dieses Wirbelstrommoment wirkt über die Achse--4--dem Eingangsmoment entgegen, so dass sich die Turbinendrehzahl so lange ändert, bis sich beide Momente ausgeblichen haben.
Bei jeder Umdrehung des Wellrades--10--werden mit Hilfe der Steuerscheibe--13--und des Strahl-Fangdüse-Systems--14--direkt oder über einen Impulsformer und-Verstärker--15- kontinuierlich pneumatische Impulse erzeugt, die zum Ausgang--16--gelangen. Die Pulsfrequenz der pneumatischen Druckimpulsfolge am Ausgang ist durch die Proportionalität zwischen Eingangssignal und Eingangsmoment und weiterhin zwischen Wirbelstrommoment und Drehzahl (Frequenz) dem Eingangssignal proportional.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerbarer pneumatischer Impulsgenerator zur Erzeugung periodischer Druckimpulse, deren Pulsfrequenz der Amplitude eines analogen Steuersignals proportional ist, der ein von Düsen angetriebenes Wellrad besitzt, das durch eine Achse mit einer von einem Strahl-Fangdüse-System
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mit einem Kraftsignal beaufschlagbaren Hebels (3) radial mit einer Achse (4) eines Permanentmagneten (12) einer Wirbelstrombremse verbunden ist, das andere Ende des Hebels (3) die Prallplatte eines vor einem pneumatischen Verstärker (8) angeordneten Düsen-Prallplatte-Systems (5) bildet, dass der Ausgang des Verstärkers (8) mit Düsen (9) zum Antrieb des Wellrades (10) verbunden ist und dass das Wellrad (10) mit einer Trommel (11) der Wirbelstrombremse auf einer Achse (17) starr befestigt ist.
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