CH624778A5

CH624778A5 - Position controller on an actuator operated by pressure medium.

Info

Publication number: CH624778A5
Application number: CH1344076A
Authority: CH
Inventors: Roderich Roth; Hans Bender
Original assignee: Gulde Regelarmaturen Kg
Priority date: 1975-10-25
Filing date: 1976-10-25
Publication date: 1981-08-14
Also published as: DE2547883A1; ATA790476A; GB1536300A; DE2547883B2; AT367221B; DE2547883C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellungsregler an einem druckmittelbetriebenen Stellglied, dessen Stellorgan an einen nach dem Waagebalkenprinzip arbeitenden Kraftvergleicher angeschlossen ist, der die der Stellung des Stellorgans entsprechende Istgrösse mit einer Führungsgrösse vergleicht und der mit einem Teil seines Waagebalkens zusammen mit einer ersten Düse ein Düsen-Prallplatten-System darstellt, das ausgangsseitig über einen eingangsseitig an einer Zuluftleitung liegenden düsendruckgesteuerten Verstärker mit dem Stellglied verbunden ist. The invention relates to a positioner on a pressure medium-operated actuator, the actuator is connected to a force comparator operating on the balance beam principle, which compares the actual size corresponding to the position of the actuator with a reference variable and which, with part of its balance beam together with a first nozzle, has a nozzle Represents baffle plate system, which is connected on the output side to the actuator via a nozzle pressure-controlled amplifier on the inlet side of a supply air line.

Der Stellungsregler kann Anwendung finden bei der Einstellung eines Ventils zur Regulierung eines Flüssigkeitsdurchsatzes in einer Leitung. The positioner can be used to adjust a valve to regulate fluid flow in a line.

Innerhalb eines derartigen bekannten Stellungsreglers (DE-OS 21 05 776) überwacht ein pneumatisches Relais die Lage des auf Druck ansprechenden Stellgliedes. Die Betätigungsstange des Stellgliedes ist über Rückführeinrichtungen in Form eines 5 Hebelgetriebes und eine sogenannte Rückkopplungsfeder an einen Waagebalken bzw. eine sogenannte Rückkopplungsfeder an einen Waagebalken bzw. mittels eines Ankers eines Stellmotors angeschlossen. Der Anker bildet zusammen mit einer Düse ein Düsen-Prallplatten-System, das ausgangsseitig am Signal-îoeingang des Steuerrelais liegt. Das Steuerrelais ist eingangsseitig an die Zuluftleitung und ausgangsseitig an eine Kammer des Stellgliedes angeschlossen. Es enthält Ventilteile, die durch Biegeteile mechanisch in der Gleichgewichtslage zentriert gehalten sind, womit Schwingungen möglich und die Einstellbedingungen i5 nicht über lange Zeit konstant sind. Der zuführungsseitige Druck ist einstellbar bzw. reduzierbar; es sind von dieser Seite her auf die Ventilteile des Steuerrelais langzeitig einwirkende Störkräfte vermieden. Within such a known positioner (DE-OS 21 05 776), a pneumatic relay monitors the position of the actuator which responds to pressure. The actuating rod of the actuator is connected via feedback devices in the form of a lever mechanism and a so-called feedback spring to a balance beam or a so-called feedback spring to a balance beam or by means of an armature of a servomotor. Together with a nozzle, the armature forms a nozzle baffle plate system, which is located on the output side at the signal input of the control relay. The control relay is connected on the input side to the supply air line and on the output side to a chamber of the actuator. It contains valve parts that are mechanically centered in the equilibrium position by means of bent parts, with which vibrations are possible and the setting conditions i5 are not constant over a long period of time. The pressure on the supply side can be adjusted or reduced; From this side, long-term disturbing forces acting on the valve parts of the control relay are avoided.

Es ist weiterhin ein zuluft- bzw. vordruckkompensierter 2o Verstärker bekannt (DE-OS 18 15 002), bei dem Störungen durch Zuluftdruckschwankungen kompensiert sind. Neben einer über eine Drossel mit der Zuluftleitung verbundenen Kaskadenkammer ist eine ebenfalls mit Zuluft verbundene Kompensationskammer vorgesehen. Beide Kammern werden von ei-25 nem zentralen Stössel durchdrungen und sind durch in diesen Stössel eingespannte Membranen begrenzt. Der Stössel betätigt ein Ventil mit einem «schwebenden Regelkegel». Bei dieser Funktion sind Reibungskräfte in der Führungs zu überwinden. Die Kaskadenkammer besitzt Iuftausgangsseitig eine Düse, die 30 mit einer Prallplatte zur Vorgabe der Führungsgrösse zusammenarbeitet. Bei Zuluftdruckschwankungen wirkt auf den Stössel in der Kompensationskammer eine gleich grosse, jedoch der Kraft in der Kaskadenkammer entgegengerichtete Kraft. Schwingungen aufgrund von Zuluftschwankungen sind folglich 35 ausgeschlossen. There is also known a supply air or inlet pressure compensated 2o amplifier (DE-OS 18 15 002), in which disturbances due to supply air pressure fluctuations are compensated. In addition to a cascade chamber connected to the supply air line via a throttle, a compensation chamber which is also connected to supply air is provided. Both chambers are penetrated by a central plunger and are delimited by membranes clamped in this plunger. The tappet actuates a valve with a “floating control cone”. With this function, frictional forces in the guide must be overcome. The cascade chamber has a nozzle on the air outlet side, which works together with a baffle plate to specify the guide size. In the event of fluctuations in the supply air pressure, the tappet in the compensation chamber is acted on by an equally large force, but opposing the force in the cascade chamber. Vibrations due to supply air fluctuations are therefore excluded.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom Gegenstand der eingangs genannten Gattung, die Aufgabe zugrunde, einen Stellungsregler zu schaffen, der bei gerätetechnisch einfachem Aufbau ein schwingungsfreies Arbeiten bei hoher Verstärkung ge-40 währleistet. The invention is based on the object of the type mentioned, the task of creating a positioner that ensures a vibration-free operation with high gain ge-40 with a simple construction.

Die Lösung besteht darin, dass sich beidseitig des Waagebalkens die erste Düse, sowie eine zweite Düse befinden, welche Düsen jeweils an eine durch eine äussere Membran begrenzte, über eine Drossel mit der Zuluftleitung verbundene Kammer 45 eines selbständigen Doppelkammersystems angeschlossen sind, dass die Kammern des Doppelkammersystems durch einen ortsfesten mittleren Bauteil getrennt sind, dass die beiden äusseren Membranen durch eine den mittleren Bauteil durchquerende Stange miteinander verbunden sind und dass die Stange an min-50 destens einem ihrer freien Enden mit dem Steuereingang des pneumatischen Verstärkers in Eingriff steht. The solution is that the first nozzle and a second nozzle are located on both sides of the balance beam, which nozzles are each connected to a chamber 45 of an independent double-chamber system which is delimited by an outer membrane and is connected to the supply air line via a throttle, so that the chambers of the Double chamber systems are separated by a fixed middle component, that the two outer membranes are connected to each other by a rod crossing the middle component and that the rod is at least one of its free ends with the control input of the pneumatic amplifier in engagement.

Wegen der vorbeschriebenen Verbindungen sind die Kammern und die beiden entgegengesetzt auf den Waagebalken arbeitenden Düsen gleichermassen von den Zuluftdruckschwan-55 kungen betroffen, so dass eine Kompensation erfolgt und ein schwingungsfreies, genaues Arbeiten bei hoher Verstärkung gewährleistet ist. Because of the connections described above, the chambers and the two nozzles working opposite on the balance beam are equally affected by the supply air pressure fluctuations, so that compensation takes place and vibration-free, precise work with high amplification is ensured.

Das gegenläufige Arbeiten zweier Düsen ist an sich bekannt (DE-AS 11 27 603). Es handelt sich im bekannten Fall jedoch 60 um eine reine Kompensationsmesseinrichtung bzw. um ein pneumatisches Vergleichsglied. Zwei auf zwei Membrankammern geführte Leitungen stellen dabei signalmässig Eingänge dar, über die zu vergleichende Drücke zugeführt werden. Die Stangenenden einer mit der Membran verbundenen Stange biles den Prallplatten, die mit Düsen in Messleitungen zusammenarbeiten. Die Stangenenden sind im bekannten Fall folglich Messausgänge, aber keine Signalausgänge für die Stellgrösse. Wenn bei einer Variante der bekannten Anordnung eine der erstge The opposite operation of two nozzles is known per se (DE-AS 11 27 603). In the known case, however, 60 is a pure compensation measuring device or a pneumatic comparator. Two lines routed on two membrane chambers represent signal inputs via which the pressures to be compared are supplied. The rod ends of a rod connected to the membrane bile the baffle plates, which work with nozzles in measuring lines. In the known case, the rod ends are consequently measurement outputs, but not signal outputs for the manipulated variable. If one of the first in a variant of the known arrangement

3 3rd

624 778 624 778

nannten Leitungen als Ausgang für eine Schneckensteuerung dient, so ist das entsprechende Stangenende nicht Ausgang für die Stellgrösse. Beim erfindungsgemässen Stellungsregler bestimmt die Stellung des Stangenendes die Stellgrösse. Die Stange arbeitet nicht in einer Führung, also reibungsfrei. named lines serves as an output for a screw control, the corresponding rod end is not the output for the manipulated variable. In the positioner according to the invention, the position of the rod end determines the manipulated variable. The rod does not work in a guide, so it runs smoothly.

Vorzugsweise weist der mittlere Bauteil des erfindungsgemässen Stellungsreglers eine Membran auf, die mit der Stange und mittels dieser mit den äusseren Membranen verbunden ist. Zur Verschiebung der Stange bei Änderung der Führungsgrösse muss somit vorteilhaft lediglich die geringe Walkarbeit für die drei Membranen aufgebracht werden. Zuluftdruckschwankungen haben auf die Stangenstellung aus dem bereits angeführten Grund und wegen der sich wechselseitig kompensierenden Kammerkräfte keinen Einfluss. Dabei wird das aus der vorerwähnten DE-OS 18 15 002 an sich bekannte Kompensationsprinzip genutzt. Jedoch sind beide Kammern über ein Drossel mit der Zuluftleitung verbunden, so dass eine Kompensation unabhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit einer Zuluftdruckänderung erfolgt. The central component of the positioner according to the invention preferably has a membrane which is connected to the rod and by means of this to the outer membranes. To shift the rod when changing the guide size, only the slight flexing work for the three membranes has to be advantageously applied. Supply air pressure fluctuations have no influence on the rod position for the reason already mentioned and because of the mutually compensating chamber forces. The compensation principle known per se from the aforementioned DE-OS 18 15 002 is used. However, both chambers are connected to the supply air line via a throttle, so that compensation takes place regardless of the rate of increase of a supply air pressure change.

Vorteilhaft stehen beide freien Enden der Stange je mit einem Verstärker in Verbindung. Bei dieser Ausführung kann unabhängig von der gewünschten Änderungstendenz der Istgrösse eine rein pneumatische Einstellung des Stellorgans erfolgen. Da beide an das Düsen-Prallplatten-System angeschlossenen Kammern gleichmässig mit Zuluft beaufschlagt sind, befindet sich die die Membran verbindende Stange unabhängig von Änderungen des Zuluftdruckes in einer Gleichgewichtslage. Der erfindungsgemässe Stellungsregler mit «Selbstkompensa-tion» ist also auch bei Einsatz für ein doppeltwirkendes Stellglied (Ventil) einfacher als die im Zusammenhang der DE-OS 21 05 776 bekannte Ausführung; denn das komplizierte bekannte Steuerrelais kann durch das Doppelkammersystem und zwei relativ einfache pneumatische Verstärker ersetzt werden, ohne dass jeder dieser Verstärker gemäss der DE-OS 18 15 002 mit einer Kompensationseinrichtung auszurüsten ist. Die erfindungsgemässe Regelanordnung erlaubt gegenüber der bekannten Anordnung vorteilhaft ein schwingungsfreies Arbeiten bei kleinem xp-Bereich (Proportional-Bereich), d.h. es ergibt sich vergleichsweise eine kleinere - und absolut gesehen - eine minimale bleibende Abweichung. Both free ends of the rod are advantageously connected to an amplifier. In this version, the actuator can be adjusted purely pneumatically, regardless of the desired change in the actual size. Since both chambers connected to the nozzle / baffle plate system are evenly supplied with supply air, the rod connecting the membrane is in an equilibrium position regardless of changes in the supply air pressure. The positioner according to the invention with “self-compensation” is therefore also simpler when used for a double-acting actuator (valve) than the embodiment known in connection with DE-OS 21 05 776; because the complicated known control relay can be replaced by the double chamber system and two relatively simple pneumatic amplifiers without each of these amplifiers having to be equipped with a compensation device according to DE-OS 18 15 002. Compared to the known arrangement, the control arrangement according to the invention advantageously allows vibration-free working in a small xp range (proportional range), i.e. the result is a comparatively small - and in absolute terms - a minimal permanent deviation.

In einer anderen Ausführungsform kann der mittlere Bauteil eine zentrale Durchgangsbohrung für die Stange besitzen, in der letztere frei, also ohne Überwindung von Haftreibung, verschiebbar ist. Die äusseren Membranen sind in diesem Fall kreisringförmig gestaltet und an ihrem Innenrand in dem mittleren Bauteil eingespannt. Sie begrenzen mit diesem zusammen die ringraumförmigen Kammern. Die Stange trägt an jedem ihrer freien Enden ein Erweiterungsstück, das mit der entsprechenden äusseren kreisringförmigen Membran koaxial zur Stangenachse verbunden ist. In another embodiment, the central component can have a central through bore for the rod, in which the rod can be moved freely, that is to say without overcoming static friction. In this case, the outer membranes are designed in the shape of a circular ring and clamped at their inner edge in the middle component. Together, they limit the annular chambers. The rod carries an extension piece at each of its free ends, which is connected to the corresponding outer annular membrane coaxially to the rod axis.

Bei beiden Ausführungsformen Iässt sich, abhängig von der gewünschten Funktion des Regelkreises, z.B. für eine invertierende Funktion, eine Abänderung dergestalt durchführen, dass für ein freies Ende der Stange ein fester Anschlag vorgesehen ist und das Stellglied eine Rückstellfeder aufweist. In both embodiments, depending on the desired function of the control loop, e.g. for an inverting function, carry out a modification such that a fixed stop is provided for a free end of the rod and the actuator has a return spring.

Die Stange im beschriebenen Doppelkammersystem kann in ihrer Länge verstellbar gestaltet sein. The rod in the double chamber system described can be designed to be adjustable in length.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen pneumatischen Regelkreis mit einer ersten Ausführungsform des Stellungsreglers, 1 shows a pneumatic control circuit with a first embodiment of the positioner,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Doppelkammer-Systems des pneumatischen Stellungsreglers und Fig. 2 shows a second embodiment of the double chamber system of the pneumatic positioner and

Fig. 3 einen an sich bekannten pneumatischen Verstärker. Fig. 3 shows a known pneumatic amplifier.

Ein druckmittelbetriebenes Stellglied 1 besitzt ein Stellorgan 2 und zwei Stellkammern 3 und 4. Das Stellorgan 2 kann z.B. ein Ventil in einer Leitung überwachen bzw. regeln (strichliniert angedeutet). An das Stellorgan 2 ist über einen Hebel 5 eine Feder 6 angeschlossen, die eine dem Kammerdruck des Stellgliedes 1 proportionale Kraft auf einen Waagebalken 7 ausübt. Der Waagebalken 7 kann mit seinem einen Ende an der 5 Stelle 8 angelenkt sein. Entgegen dem Wirkungssinn der Feder 6 ist ein Sollwertgeber 9 an den Waagebalken derart angeschlossen, dass sich der Waagebalken 7 normalerweise in einer Mittellage befindet. Der Sollwertgeber 9 besitzt einen Eingang 10 für die Führungsgrösse w in Form eines Druckes. Der Druck io w wird vom Sollwertgeber 9 in ein auf den Waagebalken 7 wirkendes Drehmoment umgesetzt. Dem anderen Ende des Waagebalkens 7 sind zwei Düsen 11 und 12 zugeordnet, so dass ein Düsen-Prallplatten-System gebildet ist. A pressure medium-operated actuator 1 has an actuator 2 and two actuating chambers 3 and 4. The actuator 2 can e.g. monitor or regulate a valve in a line (indicated by dashed lines). A spring 6 is connected to the actuator 2 via a lever 5 and exerts a force proportional to the chamber pressure of the actuator 1 on a balance beam 7. The balance beam 7 can be articulated with one end at the 5 point 8. Contrary to the direction of action of the spring 6, a setpoint generator 9 is connected to the balance beam in such a way that the balance beam 7 is normally in a central position. The setpoint generator 9 has an input 10 for the command variable w in the form of a pressure. The pressure io w is converted by the setpoint generator 9 into a torque acting on the balance beam 7. Two nozzles 11 and 12 are assigned to the other end of the balance beam 7, so that a nozzle baffle plate system is formed.

Die Düsen 11 und 12 stehen mit einem Doppelkammersy-15 stem 13 in Verbindung, das eingangsseitig an die Zuluftleitung 14 angeschlossen ist. Die Düse 11 ist mit einer Kammer 15 und die Düse 12 ist mit einer Kammer 16 verbunden. Zwischen der Zuluftleitung 14 und der Kammer 15 befindet sich eine Drossel 17 und zwischen der Zuluftleitung 14 und der Kammer 16 eine 20 Drossel 18. The nozzles 11 and 12 are connected to a double-chamber system 13 which is connected on the inlet side to the supply air line 14. The nozzle 11 is connected to a chamber 15 and the nozzle 12 is connected to a chamber 16. There is a throttle 17 between the supply air line 14 and the chamber 15 and a 20 throttle 18 between the supply air line 14 and the chamber 16.

Die Kammer 15 ist durch eine äussere Membran 19 und die Kammer 16 ist durch eine äussere Membran 20 abgeschlossen. Die beiden äusseren Membranen 19 und 20 sind durch eine Stange 21 verbunden, deren freie Enden 22 bzw. 23 ausserhalb 25 der äusseren Membranen 20 bzw. 19 liegen. Die äusseren Membranen 19 und 20 sind mit ihren äusseren Rändern in äussere Gehäuseteile 24 und 251 eingespannt. The chamber 15 is closed by an outer membrane 19 and the chamber 16 is closed by an outer membrane 20. The two outer membranes 19 and 20 are connected by a rod 21, the free ends 22 and 23 of which lie outside 25 of the outer membranes 20 and 19, respectively. The outer membranes 19 and 20 are clamped with their outer edges into outer housing parts 24 and 251.

Das Doppelkammer-System besitzt einen mittleren Bauteil 30 25 mit einer mittleren Membran 26. Die Stange 21 durchquert die mittlere Membran 26 und ist mit dieser, die Kammer 15,16 im Durchquerungsbereich gegeneinander abdichtend, verbunden. Sie kann auch beidseitig an die mittlere Membran 26 angeklebt sein. The double-chamber system has a central component 30 25 with a central membrane 26. The rod 21 crosses the central membrane 26 and is connected to it, sealing the chamber 15, 16 against one another in the traversing area. It can also be glued to the middle membrane 26 on both sides.

35 Das Doppelkammer-System 13 ist symmetrisch zur Achse der Betätigungsstange und symmetrisch zur Mittelebene des mittleren Teiles 25 gestaltet. Die der Düse 11 zuzuordnenden rechtsseitigen Teile sind daher vorstehend mit ungeraden Zahlen und die der Düse 12 zuzuordnenden linksseitigen Teile mit 40 geraden Zahlen bezeichnet. 35 The double-chamber system 13 is designed symmetrically to the axis of the actuating rod and symmetrically to the central plane of the central part 25. The right-hand parts to be assigned to the nozzle 11 are therefore identified above with odd numbers and the left-hand parts to be assigned to the nozzle 12 with 40 even numbers.

An die freien Enden 23 bzw. 22 der Betätigungsstange 21 schliessen sich Luftspalte 27 bzw. 28 und daran pneumatische Verstärker 29 bzw. 30 an. Die pneumatischen Verstärker 29 und 30 besitzen jeweils einen an die Zuluftleitung 14 ange-45 schlossenen Eingang 31 bzw. 32 und einen zum Stellorgan 1 führenden Ausgang 33 bzw. 34. Die jeweilige Ausgangsgrösse Yj bzw. Y2 liegt in Form eines Druckes vor und wird in die untere Kammer 4 bzw. die obere Kammer 3 des Stellorgans übertragen. Es liegt folglich insoweit ein düsendruckgesteuertes so Verstärkersystem vor. At the free ends 23 and 22 of the actuating rod 21 there are air gaps 27 and 28 and pneumatic amplifiers 29 and 30, respectively. The pneumatic amplifiers 29 and 30 each have an inlet 31 or 32 connected to the supply air line 14 and an outlet 33 or 34 leading to the actuator 1. The respective output variable Yj or Y2 is in the form of a pressure and is shown in FIG transfer the lower chamber 4 or the upper chamber 3 of the actuator. There is consequently a nozzle pressure-controlled amplifier system.

Die pneumatische Regelanordnung nach Fig. 1 hat folgende Wirkungsweise: Eine Erhöhung des Druckes in der oberen Kammer 3 des Stellgliedes 1 führt zu einer Verschiebung des Stellorgans 2 nach unten und damit zu einer Verminderung der 55 auf den Waagebalken 7 einwirkenden Kraft der Feder 6. Der Waagebalken 7 dreht sich aus seiner Mittellage entgegen dem Uhrzeigersinn nach unten, soweit es die durch den Sollwertgeber 9 und durch das Düsen-Prallplatten-System übermittelten Kräfte zulassen. In der Kammer 16 des Doppel-Kammer-Sy-60 stems entsteht ein höherer Druck als in der Kammer 15. Die Stange 21 verschiebt sich nach links und der Luftspalt 28 am Steuereingang des Verstärkers 30 wird verringert. Die Ausgangsgrösse des Verstärkers 30 wird erhöht (normalwirkendes System nach VDI-VDE 2177, d.h. steigender Eingang führt zu 65 steigendem Ausgang). Damit erhöht sich der Druck in der unteren Kammer 4 des Stellgliedes. Die in der Kammer 3 aufgetretene Druckänderung durch Lageänderung des Stellorgans 2, verursacht durch eine Störgrösse der Regelstrecke, wird kom The pneumatic control arrangement according to FIG. 1 has the following mode of operation: An increase in the pressure in the upper chamber 3 of the actuator 1 leads to a displacement of the actuator 2 downward and thus to a reduction in the force of the spring 6 acting on the balance beam 7 Balance beam 7 rotates counterclockwise from its central position, insofar as the forces transmitted by the setpoint generator 9 and by the nozzle flapper system allow. In the chamber 16 of the double-chamber system, a higher pressure is created than in the chamber 15. The rod 21 moves to the left and the air gap 28 at the control input of the amplifier 30 is reduced. The output size of amplifier 30 is increased (normal-acting system according to VDI-VDE 2177, i.e. increasing input leads to 65 increasing output). This increases the pressure in the lower chamber 4 of the actuator. The pressure change occurring in the chamber 3 due to a change in the position of the actuator 2, caused by a disturbance variable in the controlled system, is com

624 778 624 778

pensiert. Das Stellorgan 2 kehrt in seine Ruhelage und der Waagebalken 7 kehrt in seine Mittellage zurück. pens. The actuator 2 returns to its rest position and the balance beam 7 returns to its central position.

Bei einer Änderung der Führungsgrösse, z.B. bei fallender Führungsgrösse wird der Waagebalken im Uhrzeigersinn gedreht, und der Druck in der Kammer 15 erhöht sich. Die Stange 21 bewegt sich etwas nach rechts, der Luftspalt 27 wird verringert, und der Verstärker 29 erzeugt einen erhöhten Ausgangsdruck Y2, so dass sich das Stellorgan nach unten bis zur durch die Führungsgrösse vorgegebenen neuen Ruhelage bewegt. If the management variable changes, e.g. if the command variable falls, the balance beam is turned clockwise and the pressure in chamber 15 increases. The rod 21 moves somewhat to the right, the air gap 27 is reduced, and the booster 29 generates an increased output pressure Y2, so that the actuator moves down to the new rest position predetermined by the command variable.

Zuluftdruckschwankungen werden in gleicher Weise in die beiden Kammern 15 und 16 übertragen, so dass auf die Stange 21 gleich grosse, entgegengesetzt gerichtete Kräfte wirken und sich keine Schwingungen und Wegänderungen der Stange 21 ergeben. Aussteuerungen, insbesondere kleinste Teilaussteuerungen der Verstärker 29 und 30, sind somit ausgeschlossen. Inlet air pressure fluctuations are transmitted in the same way into the two chambers 15 and 16, so that equally large, oppositely directed forces act on the rod 21 and there are no vibrations and path changes of the rod 21. Modulations, in particular the smallest partial modulations of the amplifiers 29 and 30, are therefore excluded.

Die pneumatische Regelanordnung arbeitet folglich im gewünschten Regelbereich bzw. im gewünschten Stellbereich seines Stellorgangs schwingungsfrei und mit hoher Verstärkung. Die jeweilige Lage des Stellorgans 2 ist stabil bei äusseren Einflüssen am Stellorgan und der pneumatische Stellungsregler ist zuluftdruck-kompensiert. The pneumatic control arrangement consequently operates in the desired control range or in the desired adjustment range of its actuating mechanism without vibration and with high amplification. The respective position of the actuator 2 is stable with external influences on the actuator and the pneumatic positioner is compensated for the supply air pressure.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besitzt der mittlere Bauteil 125 eine zentrale Durchgangsbohrung 136 für die Stange 121, die in ersterer frei verschiebbar ist. Die äusseren Membranen 119 und 120 sind kreisringförmig gestaltet. Sie sind an ihrem Innenrand in den mittleren Bauteil 125 eingespannt und begrenzen mit diesem zusammen die ringraumförmigen Kammern 115 und 116. Die Stange 121 trägt an jedem ihrer Enden 123 bzw. 122 ein Erweiterungsstück 137 bzw. 138, das mit der entsprechenden äusseren kreisringförmigen Membran 119 bzw. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the central component 125 has a central through bore 136 for the rod 121, which can be freely displaced in the former. The outer membranes 119 and 120 are circular. They are clamped at their inner edge in the central component 125 and together limit the annular chambers 115 and 116. The rod 121 carries an extension piece 137 and 138 at each of its ends 123 and 122, which has the corresponding outer annular membrane 119 respectively.

120 symmetrisch zur Stangenachse verbunden ist, vorzugsweise sind die Erweiterungsstücke 137 und 138 topfförmig gestaltet. An ihren äusseren Rändern sind die ringförmigen Membranen 119,120 in äussere Gehäuseteile 124,1251 eingespannt. 120 is connected symmetrically to the rod axis, preferably the extension pieces 137 and 138 are pot-shaped. At their outer edges, the annular membranes 119, 120 are clamped into outer housing parts 124, 1251.

Wie im Falle der Ausführung nach Fig. 1 ergibt sich jeweils abhängig von der Düserieinstellung am Düsen-Prallplatten-System und somit abhängig von der Erhöhung des Druckes in der Kammer 115 oder Kammer 116 eine Verschiebung der Stange As in the case of the embodiment according to FIG. 1, there is a displacement of the rod depending on the nozzle series setting on the nozzle baffle plate system and thus depending on the increase in pressure in chamber 115 or chamber 116

121 gegenüber dem ortsfesten mittleren Teil 125 nach rechts oder nach links. 121 relative to the fixed central part 125 to the right or to the left.

Fig. 3 zeigt einen üblichen pneumatischen Verstärker, wie er z.B. für den Verstärker 29 in Fig. 1 zur Anwendung kommen kann. Abhängig von der Höhe des Ringspaltes 27 am Steuereingang des Verstärkers 29 kann der gezeigte Ventilkegel mittels 5 z.B. des freien Endes 23 gehoben werden und somit der Durch-fluss von der Zuluftseite - Eingang 31 - zur Stellgliedseite -Ausgang 33 - geändert werden. Durch eine Überströmbohrung 34 strömt stetig Zuluft in den Ausgang 33. Gemäss Gleichgewichtsbedingung muss die durch den Eingang 31 über die Über-10 Strömbohrung 34 in die Ausgangsseite strömende Luft über eine Mittelbohrung 35 zum Ringspalt abgeliefert werden, wobei sich ein geringer Abstand des freien Endes 23 zum Verstärkerventil einstellt. Bei einer Leckage am Stellglied 1 würde es normalerweise zu einem «Pumpen» bzw. einer Instabilität des Regelkrei-15 ses kommen. Der Verstärker 29 sorgt durch die Einstellung seines Ringspaltes 27 für einen Ausgleich dieser Leckage. Fig. 3 shows a conventional pneumatic amplifier, e.g. can be used for the amplifier 29 in FIG. 1. Depending on the height of the annular gap 27 at the control input of the amplifier 29, the valve cone shown can be e.g. of the free end 23 are raised and thus the flow from the supply air side - input 31 - to the actuator side - output 33 - is changed. Through an overflow bore 34, supply air flows continuously into the outlet 33. According to the equilibrium condition, the air flowing through the inlet 31 via the overflow bore 34 into the outlet side must be delivered via a central bore 35 to the annular gap, with a small distance between the free end 23 to the booster valve. In the event of a leak at actuator 1, there would normally be a “pumping” or an instability of the control circuit. The amplifier 29 ensures that this leakage is compensated for by adjusting its annular gap 27.

Durch die selbständige Einstellung des Ringspaltes 27 in Zusammenhang mit der Überströmbohrung 34 werden auch kleinere prozentuale Änderungen im Stellbereich genau ausge-20 regelt, im Gegensatz zu einer üblichen zusätzlichen Öffnung in der Auslassseite zur Atmosphäre, bei der es zu einem «schwimmenden» Ventilkegel kommt, der wegen unterschiedlicher Gleit- und Haftreibung mit Hystereseserscheinungen verbunden ist. Due to the independent setting of the annular gap 27 in connection with the overflow bore 34, even minor percentage changes in the adjustment range are precisely regulated, in contrast to a customary additional opening on the outlet side to the atmosphere, in which a “floating” valve cone occurs. which is associated with signs of hysteresis due to different sliding and static friction.

25 Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung ein beliebiger Sollwertgeber, z.B. auch ein an den Waagebalken 7 angeschlossenes Tauchspulsystem, und beliebige Verstärker eingesetzt werden können. 25 It is understood that any desired value transmitter, e.g. also a plunger coil system connected to the balance beam 7, and any amplifier can be used.

30 Die Stange 21 bzw. 121 Iässt sich in an sich bekannter Weise in ihrer Länge verstellen (DT-OS 21 05 776), so dass bei den Herstellungstoleranzen grosszügiger verfahren werden kann und sich dennoch eine genaue Einstellung der Ringspalte 27,28 bewerkstelligen Iässt. Diese Einstellung ist wesentlich beim dop-35 peltwirkenden System, bei dem über Einstellung an Schrauben an den Stangenenden 22,23,122,124 - ohne Belastung am Stellorgan 2 — die Gleichheit und Grösse der Drücke in den Stellkammern 3 und 4 eingestellt werden können. 30 The length of the rod 21 or 121 can be adjusted in a manner known per se (DT-OS 21 05 776), so that the manufacturing tolerances can be moved more generously and the ring gaps 27, 28 can nevertheless be set precisely. This setting is essential in the double-acting system, in which the equality and magnitude of the pressures in the control chambers 3 and 4 can be set by adjusting the screws on the rod ends 22, 23, 122, 124 - without load on the control element 2.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

624 778 PATENT CLAIMS

1.Positioner on a pressure medium operated actuator, the actuator of which is connected to a force comparator operating on the balance beam principle, which compares the actual size corresponding to the position of the actuator with a guide size and which, together with a part of its balance beam and a first nozzle, forms a nozzle baffle plate System, which is connected on the output side to the actuator via a nozzle pressure-controlled amplifier located on the inlet side on a supply air line, characterized in that the first nozzle (11) and a second nozzle (12) are located on both sides of the balance beam (7), which nozzles ( 11, 12) each to a chamber (15, 16; 115, 116) of an independent double chamber system (13.) Which is delimited by an outer membrane (19, 20; 119, 120) and is connected to the supply air line (14) via a throttle (17, 18; 117, 118) ) that the chambers (15, 16; 115, 116) of the double chamber system (13) are connected by a fixed middle structure part (25, 125) are separated so that the two outer membranes (19, 20; 119, 120) are connected to one another by a rod (21; 121) passing through the central component (25, 125) and that the rod (21; 121) is connected to the control input of the pneumatic amplifier (29.) At at least one of its free ends (22, 23; 122, 123) , 30) is in operative connection.

2. Positioner according to claim 1, characterized in that the central component (25) has a central membrane (26) which is connected to the rod (21) and by means of this to the outer membranes (19, 20) (Fig. 1 ).

3. Positioner according to Claim 1, with annular outer membranes, characterized in that the central component (125) has a central through-bore (136) for the rod (121), in the latter being freely displaceable, that the outer membranes (119, 120) are clamped at their inner edge in the middle component (125) and together with this delimit the chambers (115, 116), which are annular, and that the rod (121) carries an extension piece (137, 138) at each of its free ends (122, 123) , which is connected to the corresponding outer circular membrane (119, 120) coaxially to the rod axis (Fig. 2).

4. Positioner according to one of the preceding claims, characterized in that the two free ends (22,23; 122,123) of the rod (21; 121) are each in operative connection with an amplifier (29,30), the output side of one of the Control chambers (3,4) are connected above or below the piston-shaped actuator (2).

5. Positioner according to one of claims 1 to 3,

characterized in that a fixed stop is provided for a free end of the rod (21, 121) and the actuator (1) has a return spring.

6. Positioner according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (21,121) is designed to be adjustable in length.