DE1126657B

DE1126657B - Einstellvorrichtung fuer den Proportionalbereich von pneumatischen Regeleinrichtungen

Info

Publication number: DE1126657B
Application number: DES33475A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Neuse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-05-19
Filing date: 1953-05-19
Publication date: 1962-03-29

Description

Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich von pneutnatischen Regeleinrichtungen Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich von pneumatischen Regeleinrichtungen mit einem kreisförmig begrenzten Körper zur überlagerung von Kraftgrößen.
Bei einer bekannten Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich von pneumatischen Regeleinrichtungen ist eine Scheibe entsprechend der Regelabweichung um einen auf dem Scheibenrand liegenden Drehpunkt schwenkbar und eine als pneumatischer Abgriff verwendete Düse, auf die der Scheibenrand als Prallplatte wirkt, kann zur Einstellung des Proportionalbereiches um eine feste Achse geschwenkt werden, die in der Ruhestellung der Scheibe durch deren Mittelpunkt verläuft. Durch diese Maßnahme läßt sich jedoch lediglich der Proportionalbereich eines P-Reglers verstellen. Bereits um den Sollwert einzuführen, muß eine zusätzliche Einstellvorrichtung mit einer Kurvenscheibe vorgesehen werden. Es ist dabei nicht möglich, zusätzliche Einflußgrößen, z. B. den Rückführwert, aufzuschalten, um einen PJ- oder PJD-Regler zu erhalten.
Bei universell verwendbaren pneumatischen Reglern werden gewöhnlich Meßwert und Sollwert sowie eine oder mehrere Rückführgrößen bzw. Störgrößen überlagert, wobei der Einfluß dieser verschiedenen Größen auf den Regler entsprechend den Erfordernissen der Regelstrecke einstellbar sein soll.
Es ist bereits bekannt, zur Überlagerung der Einflußgrößen als pneumatisühe Kraftgrößen einwirken. Der Umfang senkrecht zur Scheibenebene die Einflußgrößen als pneumatische Kraftgrößen einwirken. Der Summenwert der einzelnen Kraftgrößen wird am Scheibenrand z. B. mittels einer Ausströmdüse abgegriffen. Die Scheibe selbst ist um eine in der Scheibenebene liegende, im allgemeinen horizontale Achse beweglich, so daß der Abstand des Scheibenrandes von der als Abgriff wirkenden Düse sich entsprechend den auf die Scheibe wirkenden Kraftgrößen einstellt. In Abhängigkeit von der Stellung der obenerwähnten horizontalen Achse relativ zu den Angriffspunkten der Kraftgrößen ändert sich der Einfluß der Einzelkräfte auf den an der Ausströmdüse abgegriffenen Summenwert. Diese Ausführungsform ist noch mit einem relativ großen konstruktiven Aufwand verbunden und hat einen komplizierten Aufbau.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich zu schaffen, die die genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht aufweist. Gemäß der Erfindung wirk-en daher die zu überlagernden Größen (Meßwert, Sollwert, Rückführwert) in zwei oder drei zueinander senkrechten, in einem Punkt sich schneidenden Wirkungslinien paarweise gegeneinander auf den kreisförmig begrenzten Körper ein.
Gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Einstellvorrichtung ergibt sich bei der neuen Einstellvorrichtung der Vorteil, daß Sollwert, Rückführwert und gegebenenfalls zusätzliche Einflußgrößen unmittclbar überlagert und ein PJ- oder PJD-Regler erhalten werden kann. Zusätzlich zu den angegebenen Größen, Meßwert, Sollwert und Rückführwert, können z. B. noch Störgrößen oder deren Tendenz aufgeschaltet werden. Es ist dazu lediglich eine genügende Anzahl von Bälgen vorzusehen, die einander paarweise gegenüberstehen.
Als kreisförmig begrenzter Körper kann ein Kreiszylinder, eine Kugel- oder ein Kugelausschnitt verwendet werden. Die Einzelkräfte können vom Mittelpunkt her oder auch von außen in radialer Richtung am kreisförmigen Umfang angreifen. Der Abgriff für die überlagerten Kräfte erfolgt in einfachster Weise über eine Ausströmdüse, die um den festen Mittelpunkt des Kreiskörpers auf dem Kreisumfang verstellbar ist. Der Abstand zwischen dem Kreisumfang und der Düse wird hierbei in Druckänderungen innerhalb der Düse umgesetzt. An Stelle eines pneumatischen Abgriffes kann natürlich auch ein beliebiger mechanischer Ab- griff, z. B. in Form eines federnden, an der Zylinderoberfläche oder an der Kugelfläche anliegenden Tastkörpers verwendet werden. Weiter ist es möglich, einen elektrischen Abgriff in Form eines induktiven oder kapazitiven Fühlers anzuwenden.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Für dieses Beispiel ist angenommen, daß vier pneumatisch gegebene Kräfte überlagert werden sollen. Die Kräfte greifen in der Fig. 1 von innen her an einen flachen Zylinderkörper an. Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, wobei jedoch die Kräfte von außen her in radialer Richtung auf den Zylinderkörper einwirken. Der Abgriff der überlagerten Kräfte erfolgt in beiden Fällen pneumatisch über eine Ausströmdüse. Zur Überlagerung von sechs paarweise gegeneinander wirkenden Kräften kann an Stelle eines Ringkörpers ein Kugelkörper benutzt werden, wobei die Wirkungslinien der Kräfte aufeinander senkrecht stehen und ein räumliches Koordinatenkreuz bilden. Der Summenwert kann ähnlich wie in Fig. 2 mittels einer um den Kugelmittelpunkt verstellbaren Ausströmdüse abgegriffen werden.
In der Fig. 1 stützen sich vier Ausdehnungskörper, z. B. Federrohre bzw. Balgenkörper, die mit den Bezugszeichen 1, 2 -, 3, 4 versehen sind, einerseits gegen einen raumfest angeordneten Stützkörper 6, andererseits gegen den flachen Zylinderring 5 ab. Die Stützpunkte am Körper 6 sowie am Ring 5 sind in Form von Schneidenlagerungen ausgebildet, um eine seitliche Verschiebung der Ausdehnungskörper am Ringumfang zu ermöglichen. Um den Mittelpunkt 9 des Stützkörpers 6 ist ein Arm 8 drehbar angeordnet, der an seinem anderen Ende die Ausströmdüse 7 trägt. Je nach der Wirkung der Druckkräfte in den Ausdehnungskörpern erfolgt eine translatorische Bewegung des Ringes 5. Steht die Ausströmdüse in der gezeichneten Lage, d. h. bildet der Arm 8 einen Winkel von 450 mit den Mittellinien durch die Ausdehnungskörper 1, 2 und 3, 4, so ist die Wirkung sämtlicher vier Kräfte auf die Düse gleichwertig, d. h. die Druckänderung in der Düse 7 ist bei Auftreten der gleichen Druckdifferenz in gegenüberliegenden Ausdehnungskörpern unabhängig davon, ob diese Druckdifferenz in den Körpern 1, 2 oder 3, 4 auftritt. Wird dagegen der Arm 8 in Richtung auf den Ausdehnungskörper 4 hin verschoben, so überwiegt der Einfluß der durch die Ausdehnungskörper 3 und 4 ausgeübten Kräfte, während der Einfluß der Ausdehnungskörper 1 und 2 abnimmt. Steht der Arm 8 schließlich in Richtung der Mittellinie der Ausdehnungskörper 3 und 4, so bewirken lediglich Druckänderungen in diesen Ausdehnungskörpern Druckänderungen in der Ausströmdüse 7, während die Kräfte in den Ausdehnungskörpern 1 und 2 keinen Einfluß mehr ausüben können. Die Verschiebung des Ringkörpers 5 unter dem Einfluß einer Druckdifferenz zwischen den Ausdehnungskörpern 3 und 4 ist in der Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Bei Verwendung von federnden Ausdehnungskörpern kehrt der Ringkörper bei Verschwinden der Druckkräfte unter der Eigenfederung der Druckkörper 1 bis 4 in die Nullage zurück. Es ist natürlich auch möglich, eine zusätzliche Federung anzuordnen, um eine stabile Gleichgewichtslage zu erzwingen.
In Fig. 2 ist die Ausführungsforin nach Fig. 1 in soweit abgewandelt, daß Federungskörper von außen her am Ringkörper 5 angreifen und die Ausströmdüse 7 am inneren Umfang des Kreisringes 5 verstellbar ist. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie zu Fig. 1 erläutert. An Stelle eines pneumatischen Abgriffes können, wie bereits erwähnt, auch beliebige andere, mechanische, elektrische oder magnetische Abtastanordnungen verwendet werden. Auch ist es denkbar, mehr als vier Kräfte sternfönnig am Umfang eines Kreisringes angreifen zu lassen. Die Angriffspunkte der Kräfte brauchen nicht, wie in der Zeichnung angedeutet, unmittelbar am ringförmigen Körper zu liegen. Es können beliebige Übersetzungen und Hebelanordnungen zwischengeschaltet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich von pneumatischen Regeleinrichtungen mit einem kreisfönnig begrenzten Körper zur Überlagerung von Kraftgrößen, der einen um eine feste Achse schwenkbaren Abgriff aussteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überlagernden Größen (Meßwert, Sollwert, Rückführwert) in zwei oder drei zueinander senk-rechten, in einem Punkt sich schneidenden Wirkungslinien paarweise gegeneinander auf den kreisförmig begrenzten Körper einwirken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Kugel oder eines Kugelausschnittes als kreisförmig begrenzter Körper. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte von innen her radial nach außen auf den kreisförmig begrenzten Körper einwirken (Fig. 1). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte von außen her radial nach innen auf den kreisförrnig begrenzten Körper einwirken (Fig. 2). 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine in an sich bekannter Weise um den Mittelpunkt des kreisförmig begrenzten Körpers schwenkbare Ausströmdüse als pneumatischer Abgriff der überlagerten Kräfte. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen um den Mittelpunkt verstellbaren, federnd am Umfang des kreisförmig begrenzten Körpers anliegenden Tastkörper. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen um den Mittelpunkt des kreisförmig begrenzten Körpers schwenkbaren induktiven oder kapazitiven Ab- griff. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 858 040, 349 554, 388 691; USA.-Patentschrift Nr. 2 312 336; Bulletin 463, 15M3-52, der Firma Foxboro (in Foxboro, USA). In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 966 495.