DE102008007651B3 - Stellungsregler für doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb, doppeltwirkender, pneumatischer Stellantrieb und Verfahren zum Betreiben des doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantriebs - Google Patents

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Abstract

Bei einem Stellungsregler für einen doppeltwirkenden pneumatischen Stellantrieb mit einer ersten und einer zweiten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitskammer sowie einem beweglichen Arbeitsteil, das für eine Stellbewegung bei einer Differenz von Druck in der ersten und zweiten Arbeitskammer verlagerbar ist, wobei der Stellungsregler der ersten bzw. zweiten Arbeitskammer ein erstes bzw. zweites pneumatisches Steuersignal zuführt, ist vorgesehen, dass er zumindest eine Einrichtung zum Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals für die erste Arbeitskammer aufweist, wobei die Einrichtung derart ausgeführt ist, dass die Einstellung des ersten Steuersignals regelungsgemäß das zweite pneumatische Steuersignal unbeeinflusst lässt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stellungsregler für einen doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Stellungsregleranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10, einen doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines doppelt wirkenden, pneumatischen Stellantriebs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13.
  • Doppeltwirkende pneumatische Antriebe werden in der Prozessindustrie vielfach eingesetzt. Typische Anwendungen von doppeltwirkenden pneumatischen Stellantrieben sind beispiels weise auf Regelungsaufgaben gerichtet, bei denen Ventilklappen in Rohrleitungen anzusteuern sind. Ein doppeltwirkender pneumatischer Antrieb kann beispielsweise durch einen Stellzylinder gebildet sein, der insbesondere in der Kraftwerkstechnik eingesetzt wird und durch Betätigung von Klappen einen definierten Differenzdruck in einem Luftkanal herstellen kann.
  • Doppeltwirkende Stellantriebe haben den allgemeinen Vorteil, besonders robust und dauerbeständig zu sein, wobei gleichzeitig ein konstruktiv einfacher und kostengünstiger Aufbau gewährleistet ist.
  • Üblicherweise werden die doppeltwirkenden pneumatischen Antriebe durch einen sogenannten elektropneumatischen Stellungsregler positionsgeregelt, der elektrische Regelungssignale in ein pneumatisches Steuerungssignal umformt, das den Arbeitskammern des doppeltwirkenden pneumatischen Antriebs zugeführt wird. Die pneumatischen Arbeitskammern des doppeltwirkenden pneumatischen Antriebs werden gegensinnig beaufschlagt und werden entsprechend gegensinnig angesteuert.
  • Üblicherweise hat ein doppeltwirkender Stellantrieb ein bewegliches Arbeitsteil, wie einen in einem Zylinder geführten Kolben oder eine Membranwand, das dann verlagert wird, wenn sich eine Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten pneumatischen Arbeitskammer des doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantriebs einstellt.
  • Es ist bekannt, daß der Stellungsregler zum Betreiben des pneumatischen, doppeltwirkenden Stellantriebs zwei pneumatische Steuersignale abgibt und an die jeweilige Arbeitskammer leitet. Üblicherweise ist ein Stellungsregler mit einer Versorgungsdruckquelle von typisch 6 bar verbunden, wobei im ausgeregelten Zustand des Stellantriebs der Mittelwert des Druckes beider Arbeitskammern üblicherweise 3 bar beträgt.
  • Ein Beispiel für einen doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb in DE 100 21 744 A1 angegeben, bei dem die Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitskammern des Stellantriebs als Regelgröße definiert ist. Zur Einstellung der Druckdifferenz wird eine Proportionalventilanordnung genutzt, durch die die Druckverhältnisse in den Arbeitskammern voneinander abhängig gegenläufig gesteuert werden.
  • Bekannte Stellungsregler zum Steuern eines doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantriebs können mit einem Anschluss zum Anlegen eines Versorgungsdrucks von etwa 6 bar sowie zwei Ausgängen versehen sein, über die zwei pneumatische Steuersignale an die Arbeitskammern des doppeltwirkenden Stellantriebs abgegeben werden. Über einen translatorisch verlagerbaren Kolbenschieber wird die pneumatische Größe des Steuersignals an beiden Ausgängen gegensinnig eingestellt, wodurch eine Abnahme des ersten pneumatischen Steuersignals zu einer Zunahme des zweiten pneumatischen Steuersignals führt. Insofern wird durch Erzeugen einer Druckdifferenz die Regelung des Stellantriebes realisiert.
  • Üblicherweise arbeiten doppelt wirkende pneumatische Stellantriebe, die an einen Versorgungsdruck von etwa 6 bar angeschlossen sind, bei einem konstanten Druckmittelwert von 3 bar betreffend die erste und zweite Arbeitskammer. Diese bekannten doppeltwirkenden pneumatischen Stellantriebe können schnelle Regelungszyklen realisieren, haben aber den Nachteil, aufgrund der Kompressibilität des Betriebsmediums Luft nicht ausreichend laststeif zu sein. Erfordert das Einsatzgebiet des Antriebs eine hohe Laststeifigkeit, so werden bekanntermaßen hydraulische Stellenantriebe eingesetzt, die in der Anschaffung kostenintensiv und insbesondere wegen fehlender Umweltverträglichkeit des Hydrauliköls nicht für alle Anwendungen in Betracht kommen.
  • In DE 10 2006 006 585 B3 ist ein Strom- oder Spannungsdruckwandler für einen doppelt wirkenden pneumatischen Stellantrieb bekannt, bei dem ein Mechanismus zum Erzeugen von zwei separaten Ausgangssignalen vorgesehen ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere einen Stellungsregler und eine Stellanordnung für einen doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb, einen doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb und ein Verfahren zum Betreiben eines doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantriebs bereitzustellen, wobei ein doppeltwirkender, pneumatischer universal einsetzbarer Stellantrieb auch dann einsatzfähig sein soll, wenn Regelzyklen kombiniert mit einer hohen und insbesondere wählbaren Laststeifigkeit von dem Stellantrieb verlangt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1, 10, 11 und 13 gelöst.
  • Danach ist ein Stellungsregler und eine Stellungsregleranordnung für einen doppeltwirkenden pneumatischen Antrieb, ein doppelt wirkender pneumatischer Stellantrieb, und ein Verfahren zum Betreiben eines doppelt wirkenden pneumatischen Stellantriebes vorgesehen. Der Stellungsregler ist mit einer ersten und einer zweiten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitskammer sowie einem beweglichen Arbeitsteil, wie einem Kolben, vorgesehen. Das Arbeitsteil kann bei einer Differenz von Druck in der ersten und zweiten Arbeitskammer verlagert werden. Der Stellungsregler führt ein erstes bzw. zweites pneumatisches Steuersignal der ersten bzw. zweiten Arbeitskammer zu. Erfindungsgemäß hat der Stellungsregler zumindest eine Einrichtung zum Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals für die erste Arbeitskammer, wobei die Einrichtung derart ausgeführt ist, daß die Einstellung des ersten pneumatischen Steuersignals regelungsgemäß das zweite Steuerungssignal unbeeinflußt läßt. Gemäß der Erfindung soll also die Einstellbarkeit des ersten Steuersignals unabhängig von dem zweiten pneumatischen Steuersignal einhergehen, insbesondere unabhängig von der pneumatischen Größe des zweiten pneumatischen Steuersignals. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, die Laststeifigkeit eines Stellantriebs zu erhöhen, indem die Drücke innerhalb der Arbeitskammer des Stellantriebs individuell und unabhängig voneinander gleichzeitig erhöht werden, d. h. ohne daß konstruktionsbedingt zwangsläufig eine gegensinnige Druckänderung in den pneumatischen Arbeitskammern einhergeht. Aufgrund eines erhöhten Drucks in der Arbeitskammer wird das Gesamtsystem des Stellantriebs steifer. Durch die individuelle Einstellbarkeit des Druckes in zumindest einer der Arbeitskammern können Druckverhältnisse beispielsweise von 5,8 bar in der ersten Arbeitskammer und 5,4 bar in der zweiten Arbeitskammer erzeugt werden, wobei der generierte Differenzdruck von 0,4 bar die gewünschte Verlagerung des Arbeitsteils des Stellantriebs bewirkt. Aufgrund des hohen Drucks von über 5 bar wird dem Stellantrieb eine höhere Steifigkeit verliehen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das zweite pneumatische Steuersignal durch einen konstanten Druck einer pneumatischen Versorgungsquelle insbesondere in Höhe von 6 bar gebildet. Um die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer einzustellen, kann das erste pneumatische Steuersignal entsprechend abgeändert werden, um Druckdifferenzen im Bereich von 6 bar zu erzeugen. Dabei kann die Einrichtung zum Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals einen mit einer Regelungselektronik verbundenen Stromdruckwandler und gegebenenfalls einen pneumatischen Verstärker aufweisen, der an die pneumatische Versorgungsquelle angeschlossen ist. Der konstante Versorgungsdruck gemäß dem zweiten pneumatischen Steuersignal bleibt beim Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals mit Hilfe des Stromdruckwandlers stets unverändert, beispielsweise bei 6 bar.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Stellungsregler außer einer ersten Einrichtung zum Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals für die erste Arbeitskammer eine zweite Einrichtung zum Einstellen des zweiten pneumatischen Steuersignals für die zweite Arbeitskammer. Dabei werden die erste und die zweite Einrichtung regelungsgemäß voneinander unabhängig betrieben, d. h. der Stellungsregler erzeugt durch seine beiden Einrichtungen individuell hervorgerufene, pneumatische Steuersignale, die der jeweiligen Arbeitskammer zuzuführen sind.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die erste und die zweite Einrichtung jeweils einen Stromdruckwandler, wie ein Magnetventil. Der Stromdruckwandler kann elektrische Regelungssignale von einer insbesondere gemeinsamen Regelungselektronik empfangen. Die Regelungselektronik hat hierzu zwei separate Ausgänge zum Anschluß an den jeweiligen Strom- und Druckwandler. Über die Ausgänge gibt die Regelungselektronik das erste und das zweite elektrische Regelungssignal ab.
  • Vorzugsweise ist jedem Stromdruckwandler ein pneumatischer Verstärker nachgeschaltet, der über Leitungen an die jeweilige Kammer des pneumatischen Stellantriebs angeschlossen ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine Regelungselektronik des Stellungsreglers mit je einem Sensor zum Erfassen des Druckes der ersten und zweiten Kammer verbunden. Dabei können die Drucksensoren in einer Anschlußleitung von dem Stellungsregler hin zur jeweiligen Arbeitskammer des Stellantriebs angeordnet sein. Alternativ können die Drucksensoren innerhalb der Arbeitskammer des Stellantriebs liegen.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Regelungselektronik des Stellungsreglers mit einem Positionssensor zum Erfassen der Stellung eines durch den Stellantrieb zu stellenden Stellglieds, wie eines Ventilsglieds, verbunden.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stellungsregleranordnung für einen doppelwirkenden pneumatischen Stellantrieb mit einer ersten und einer zweiten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitskammer sowie einem beweglichen Arbeitsteil, das für eine Stellbewegung bei einer Druckdifferenz in der ersten und zweiten Arbeitskammer beschleunigt wird. Erfindungsgemäß ist der ersten Arbeitskammer ein erster Stellungsregler sowie der zweiten Arbeitskammer ein zweiter, zum ersten Stellungsregler unabhängiger Stellungsregler zugeordnet, um den Arbeitskammern regelungsgemäß voneinander unabhängige pneumatische Steuersignale zuzuführen. Erfindungsgemäß hat die Stellungsregleranordnung zwei Stellungsregler, die unabhängig voneinander betreibbar sind und entsprechende, eigenständig berechnete pneumatische Steuersignale der jeweiligen Arbeitskammer zuführen können.
  • Des weiteren betrifft die Erfindung einen doppeltwirkenden pneumatischen Stellantrieb insbesondere mit einem oben genannten erfindungsgemäßen Stellungsregler. Der doppeltwirkende pneumatische Stellantrieb hat eine erste und eine zweite pneumatische Arbeitskammer sowie ein bewegliches Arbeitsteil, wie einen Kolben. Das Arbeitsteil kann bei einer Differenz von Druck in einer ersten und zweiten Arbeitskammer verlagert werden. Zudem gibt der Stellungsregler das erste bzw. zweite pneumatische Steuersignal an die erste bzw. die zweite Arbeitskammer ab. Der Antrieb ist über den Stellungsregler mit einer pneumatischen Versorgungsquelle verbunden.
  • In einem ausgeregelten Zustand des Stellantriebs kann ein (theoretischer) Druckmittelwert bezüglich der Drücke in der ersten und zweiten Arbeitskammer bestimmt werden. Dieser ist bei einem herkömmlichen, doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantrieb der halbe Versorgungsdruck der pneumatischen Versorgungsquelle. Erfindungsgemäß wird zur Erhöhung der Steifigkeit des Stellantriebs der wenigstens eine Stellungsregler dazu ausgelegt sein, den Druckmittelwert der Arbeitskammern zu variieren, insbesondere über den halben Versorgungsdruck der pneumatischen Versorgungsquelle hinaus zu erhöhen.
  • Der Druckmittelwert der Arbeitskammern ist vorzugsweise einstellbar, vorzugsweise zwischen einem minimalen und einem annähernd vollen Versorgungsdruck, insbesondere zwischen 3 und bis zu 5 und 6 bar.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines insbesondere erfindungsgemäßen, doppeltwirkend pneumatischen Stellantriebs mit einer ersten und einer zweiten Arbeitskammer. Gemäß dem Verfahren werden die Arbeitskammern mit separaten pneumatischen Steuersignalen beaufschlagt. In einem ausgeregelten Zustand des Stellantriebs kann der Druckmittelwert zwischen den in der ersten und der zweiten Arbeitskammer herrschenden Drücken ermittelt werden. Erfindungsgemäß wird zur Erhöhung bzw. zur Reduzierung der Steifigkeit des Stellantriebs der Druckmittelwert der Arbeitskammern erhöht bzw. gesenkt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der ansteuernde Regler ermittelt, welchen Betriebszustand er einnehmen soll. Dies kann z. B. der Zustand „hohe Laststeifigkeit – geringe Dynamik” sein oder der Zustand „geringe Laststeifigkeit – hohe Dynamik”. Die Ermittlung des Betriebszustandes kann z. B. durch Beobachtung der Dynamik des Sollwerteinganges erfolgen. Während ein Regler nach bekannten Stand der Technik also nur die Ausgangsgrösse Druckdifferenz” einstellt, regelt der erfindungemäß vrgeschlagene Regler zusätzlich die Ausgangsgrösse „Druckniveau”.
  • In einem ausgeregelten Zustand ohne auf den Stellantrieb wirkende Störgrösse d werden die erste und die zweite Arbeitskammer mit gleichem Druck von der selben Versorgungsquelle beaufschlagt. Erfindungsgemäß werden zur Erhöhung der Steifigkeit des Stellantriebs Drücke in der Kammer über den halben Versorgungsdruck der pneumatischen Versorgungsquelle hinaus erhöht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann optional in einen Stellungsregler implementiert sein. Dann kann der Stellungsregler im Falle einer notwendigen hohen Steifigkeit einen hohen Druck in den Kammern aufweisen, während für ein gutes dynamisches Verhalten es vorteilhaft ist, den statischen Druck der Kammern beispielsweise wieder auf halben Versorgungsdruck zu senken, beispielsweise wieder auf halben Versorgungsdruck.
  • Vorzugsweise werden die beiden Arbeitskammern mit annährend dem vollen Versorgungsdruck der pneumatischen Versorgungsquelle, insbesondere bis zu 5 oder 6 bar, beaufschlagt, wenn eine erhöhte Laststeifigkeit für den pneumatischen, doppeltwirkenden Stellantrieb erforderlich ist.
  • Weitere Eigenschaften, der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
  • 1 eine schematische Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen, pneumatischen Stellantriebssystem mit einem pneumatischen, doppeltwirkenden Stellantrieb und einem elektropneumatischen Stellungsregler;
  • 2a eine graphische Darstellung einer Druckbestandsaufnahme bei Einstatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine erhöhte Steifigkeit des pneumatischen Stellantriebs; und
  • 2b eine graphische Darstellung der Druckverhältnisse für ein dynamisch gutes Verhalten des pneumatischen Stellantriebs.
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßes Stellantriebssystem im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Das pneumatische Stellantriebssystem 1 umfaßt einen pneumatischen, doppeltwirkenden Stellantrieb 3, einen elektropneumatischen Stellungsregler 5, der den Stellantrieb 3 mit pneumatischen Steuersignalen s1 und s2 von etwa 1 bis 6 bar beaufschlagt. Der pneumatische Stellantrieb 3 stellt ein Stellventil 7.
  • Der pneumatische Stellantrieb 3 hat eine Stellstange 9, die antriebsseitig in einen Kolben 11 mündet, der einen Außenzylinder 13 des pneumatischen Stellantriebs 3 in zwei Arbeitskammern 15, 17 unterteilt.
  • Je nachdem, welche pneumatischen Werte die Steuersignale s1, s2 haben sollen, werden die Arbeitskammer 15, 17 mit Drücken p1, p2 beaufschlagt. Bei einer Druckdifferenz zwischen p1 und p2 stellt sich eine Verschiebung der Stange 9 ein.
  • Der Stellungsregler 5 hat einen Eingang 21 für den Anschluß an eine pneumatische Versorgungsquelle 23, die einen konstanten Versorgungsdruck Pv von 6 bar bereitstellt.
  • Des weiteren hat der Stellungsregler 5 einen Eingang zum Zuführen von Solldaten w zur Durchführung der Regelung mit Hilfe eines Mikroprozessors 25. Der Mikroprozessor 25 ist mit einem Positionssensor 27 verbunden, der zur Erfassung der Position der Stellstange 9 auf letztere zugreift und ein Positionssignal x an den Mikroprozessor 25 abgibt.
  • Der Mikrorechner 25 ist zudem mit einem ersten Drucksensor 31 und einem zweiten Drucksensor 33 verbunden, der die in den Arbeitskammern 15, 17 herrschenden Drücke ermitteln soll. In der in 1 gezeigten Ausführung sind die Drucksensoren 31, 33 in der jeweiligen Verbindungsleitung 35, 37 angeordnet, die die jeweilige Arbeitskammer 15, 17 mit jeweils einem pneumatischen Verstärker 41, 43 verbinden.
  • Die pneumatischen Verstärker 41, 43, die zum Erzeugen des Drucks für die jeweiligen pneumatischen Steuerungssignale s1, s2 verantwortlich sind, sind beide an die pneumatische Versorgungsquelle 23 angeschlossen. Beide pneumatischen Verstärker 41, 43 können über entsprechend angesteuerte Ausgänge 47 entlüftet werden.
  • Der erfindungsgemäße Stellungsregler umfaßt zwei Stromdruckwandler 51, 53, denen jeweils über Leitungen ein elektrisches Regelungssignal e1, e2 von dem Mikrorechner 25 zugeführt wird.
  • Anhand des elektrischen Regelungssignals e1, e2 gibt der Stromdruckwandler 51, 53 ein entsprechendes pneumatisches Vorsteuersignal an den pneumatischen Verstärker 41, 43 ab.
  • Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Stellungsregler 5 pneumatische Steuerungssignale s1, s2 erzeugen, die voneinander vollständig unabhängig sind. Insofern können individuelle Drücke bei festgelegten Druckdifferenzen innerhalb der Arbeitskammern 15, 17 eingestellt werden, um die Steifigkeit bzw. Weichheit des Stellantriebs 3 einzustellen.
  • Im Falle, daß der Stellantrieb eine hohe Steifigkeit bereitstellen soll, werden die Arbeitskammern 15, 17 mit annähernd den vollständigen Versorgungsdruck Pv versorgt, so daß etwa 6 bar in beiden Kammern herrschen. Um nunmehr die gewünschte Regelung vollziehen zu können, können durch entsprechende Aussteuerung die Stromdruckwandler 51, 53 eine Druckdifferenz in dem Bereich von 6 bar innerhalb der Arbeitskammern 15, 17 erzeugen.
  • In 2a ist ein derartiger Fall angedeutet, in dem annähernd der Versorgungsdruck Pv in Arbeitskammern 15, 17 vorherrscht. Für beide Drücke p1, p2 werden mehr als 50% des Versorgungsdrucks Pv in die Arbeitskammern 15, 17 geleitet.
  • Dabei kann entweder eine Druckdifferenz zur maximalen Versorgungsdruck (ΔPv), die Druckdifferenz in den Arbeitskammern (ΔP) oder Druckdifferenz zur Entlüftung (ΔP0) bestimmt werden und entsprechend zur Regelung eingesetzt werden. Ein Druckmittelwert PM lässt sich in beiden Fällen (2a, 2b) leicht bestimmen. In beiden Fällen ist PM = ΔP0 + ½ ΔP.
  • Um die Steifigkeit des Stellantriebs zu variieren, ist das erfindungsgemäße Stellungsregelungssystem dazu ausgelegt, die Steifigkeit des Stellenantriebs zu verändern, indem entweder der Druckmittelwert PM zur Erhöhung der Steifigkeit vergrößert wird oder zur Verringerung der Steifigkeit gesenkt wird.
  • In 2b ist der pneumatische Stellantrieb 3 in einen Betriebszustand versetzt, in dem er ein gutes dynamisches Verhalten hat, bei dem der statische Druck in den Kammern 15, 17 wieder auf halben Versorgungsdruck Pv eingestellt ist. Entsprechend haben sich die Druckdifferenzen ΔPv, ΔP0 (zum Maximum des Versorgungsdrucks, zum Entlüftungsdruck) verändert, ohne, daß sich die Druckdifferenz ΔP in den Kammern 15, 17 geändert hätte. In beiden Betriebszuständen gemäß den 2a und 2b ist die gleiche Verstellung des Kolbens 11 ge währleistest, einmal mit einem steifen Stellantriebsystem gemäß 2a und einmal in einem weichen Stellantriebsystem gemäß 1a.
    • 1
    Stellantriebssystem
    3
    doppelt, wirkender Stellantrieb
    5
    elektropneumatischer Stellungsregler
    7
    Stellventil
    9
    Stellstange
    11
    Kolben
    13
    Außenzylinder
    15, 17
    Arbeitskammer
    21
    Eingang
    23
    Versorgungsquelle
    25
    Mikroprozessor
    27
    Positionssensor
    31, 33
    Drucksensor
    35, 37
    Verbindungsleitungen
    41, 43
    pneumatischer Verstärker
    47
    Ausgänge
    51, 53
    Stromdruckwandler
    Cz
    Versorgungsdruck
    e1, e2
    Regelungssignal
    Pv
    Versorgungsdruck
    p1, p2
    Drücke
    s1, s2
    pneumatische Steuersignale
    x
    Positionssignal
    ΔPv
    maximaler Versorgungsdruck
    ΔP
    Druckdifferenz in Arbeitskammern
    ΔP0
    Druckdifferenz zur Entlüftung
    PM
    Druckmittelwert
    w
    Solldaten

Claims (13)

  1. Stellungsregler (5) für einen doppeltwirkenden pneumatischen Stellantrieb (3) mit einer ersten und einer zweiten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitskammer (15, 17) sowie einem beweglichen Arbeitsteil (11), das für eine Stellbewegung bei einer Differenz von Druck in der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) verlagerbar ist, wobei der Stellungsregler der ersten bzw. zweiten Arbeitskammer (15, 17) ein erstes bzw. zweites pneumatisches Steuersignal (s1, s2) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest eine Einrichtung zum Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals (s1) für die erste Arbeitskammer aufweist, wobei die Einrichtung derart ausgeführt ist, dass die Einstellung des ersten Steuersignals (s1) regelungsgemäß das zweite pneumatische Steuersignal (s2) unbeeinflußt läßt.
  2. Stellungsregler (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite pneumatische Steuersignal (s2) durch einen konstanten Versorgungsdruck (Pv) einer pneumatischen Versorgungsquelle insbesondere in Höhe von 6 bar gebildet ist, der beim Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals (s1) unveränderlich bleibt, wobei insbesondere die Einrichtung einen mit einer Regelungselektronik (25) verbundenen Stromdruckwandler (51) und gegebenenfalls einen pneumatischen Verstärker (41) aufweist, der an die pneumatische Versorgungsquelle angeschlossen ist.
  3. Stellungsregler (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er außer einer ersten Einrichtung zum Einstellen des ersten pneumatischen Steuersignals (s1) für die erste Arbeitskammer (15) eine zweite Einrichtung zum Einstellen des zweiten pneumatischen Steuersignals (s2) für die zweite Arbeitskammer (17) aufweist, wobei die erste und die zweite Einrichtung regelungsgemäß voneinander unabhängig betrieben sind.
  4. Stellungsregler (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Einrichtungen an einer gemeinsamen pneumatischen Versorgungsquelle oder jeweils an einer eigenen pneumatischen Versorgungsquelle angeschlossen sind.
  5. Stellungsregler (5) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Einrichtung jeweils einen Stromdruckwandler (51, 53) oder ein Magnetventil aufweisen, der insbesondere elektrische Regelungssignale von einer gemeinsamen Regelungselektronik (25) empfängt, die ein erstes bzw. ein zweites Regelungssignal (s1, s2) erzeugt und abgibt.
  6. Stellungsregler (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stromdruckwandler (51, 53) ein pneumatischer Verstärker (41, 43) nachgeschaltet ist.
  7. Stellungsregler (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungselektronik (25) des Stellungsreglers (5) mit einem Sensor (31), (33) zum Erfassen von Druck in der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) verbunden ist.
  8. Stellungsregler (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (31, 33) in einer Anschlußleitung von dem Stellungsregler (5) hin zur jeweiligen Arbeitskammer (15, 17) des Stellantriebs (3) angeordnet ist.
  9. Stellungsregler (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungselektronik (25) des Stellungsreglers (5) mit einem Positionssensor (27) zum Erfassen der Stellung eines durch den Stellantrieb (3) zu stellenden Stellglieds (9) verbunden ist.
  10. Stellungsregleranordnung für einen doppeltwirkenden pneumatischen Stellantrieb (3) mit einer ersten und einer zweiten pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitskammer (15, 17) sowie einem beweglichen Arbeitsteil (11), das für eine Stellbewegung bei einer Differenz von Druck in der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Arbeitskammer (15) ein erster Stellungsregler sowie der zweiten Arbeitskammer ein zweiter, von dem ersten Stellungs regler unabhängiger Stellungsregler zugeordnet ist, um den Arbeitskammern regelungsgemäß voneinander unabhängige pneumatische Steuersignale zuzuführen.
  11. Doppeltwirkender pneumatischer Stellantrieb (3) mit wenigstens einem insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Stellungsregler (5), einer ersten und einer zweiten pneumatischen Arbeitskammer (15, 17) sowie einem beweglichen Arbeitsteil (11), das bei einer Differenz von Druck in der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) verlagerbar ist, wobei der Stellungsregler (5) das erste bzw. zweite pneumatische Steuersignal (s1, s2) an die erste bzw. zweite Arbeitskammer (15, 17) abgibt, wobei der Stellantrieb (3) an eine pneumatische Versorgungsquelle angeschlossen ist und in einem ausgeregelten Zustand des Stellantriebs (3) in der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) ein Druckmittelwert (PM) bezüglich der Drücke in der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Steifigkeit des Stellantriebs der wenigstens eine Stellungsregler (5) dazu ausgelegt ist, den Druckmittelwert (PM) der Arbeitskammern (15, 17) zu variieren, insbesondere über einen halben Versorgungsdruck (Pv) der pneumatischen Versorgungsquelle hinaus zu erhöhen.
  12. Stellantrieb (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelwert (PM) der Arbeitskammern (15, 17) zwischen einem minimalen und einem annähernd vollen Versorgungsdruck (Pv), insbesondere zwischen 3 und bis zu 5 oder 6 bar, einstellbar ist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines doppeltwirkenden, pneumatischen Stellantriebs (3) mit einer ersten und einer zweiten pneumatischen Arbeitskammer (15, 17), wobei die Arbeitskammern (15, 17) mit separaten pneumatischen Steuersignalen (s1, s2) beaufschlagt werden und in einem ausgeregelten Zustand des Stellantriebs (3) ein Druckmittelwert (PM) der ersten und zweiten Arbeitskammer (15, 17) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung bzw. Reduzierung der Steifigkeit des Stellantriebs (3) der Druckmittelwert (PM) der Arbeitskammern (15, 17) erhöht bzw. gesenkt wird.
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