DE1184100B

DE1184100B - Device for converting an electrical current into a proportional pressure

Info

Publication number: DE1184100B
Application number: DEB63183A
Authority: DE
Inventors: Karl Bester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-07-07
Filing date: 1961-07-07
Publication date: 1964-12-23

Description

Einrichtung zur Umwandlung einer elektrischer Stromgröße in einen proportionalen Druck Zur Erfassung elektrischer Meßgrößen für die pneumatische Regelungstechnik werden sogenannte Meßwertumformer verwendet, welche den zu bestimmenden elektrischen Wert in einen proportionalen Luftdruck umwandeln. Die meisten Einrichtungen dieser Art arbeiten nach dem Kraftvergleichsverfahren. Sie bestehen aus einer mit dem zu messenden elektrischen Wert beaufschlagten Spule, welche in einem Magnetfeld beweglich angeordnet ist, einem mit der Spule mechanisch verbundenem Druckmeßsystem und einem ebenfalls mit der Spule mechanisch verbundenem Kraftschalter zur Steuerung des Ausgangsdruckes. Der durch den meistens aus einer Düse und einer Prallplatte sowie einem nachgeschälteten Kraftverstärker bestehenden Kraftschalter gesteuerte Ausgangsdruck wird dem Druckmeßinstrument zugeleitet. Es bildet sich ein Kräftegleichgewicht zwischen der durch die elektrische Eingangsgröße auf die Spule ausgeübten Kraft und der Kraft des Kompensationsmeßsystems.aus, wobei der Ausgangsdruck selbsttätig so eingeregelt wird, daß er der Eingangsgröße proportional ist. Bei den bekannten Anordnungen werden als Kompensationskraftgeber vorzugsweise elastische - Wellrohrkörper verwendet, aber auch Bourdonfedern und Membranmeßwerke sind bereits als Kompensationskraftgeber vorgesehen worden. Anordnungen dieser Art sind nur brauchbar, wenn die elektrische Eingangsgröße verhältnismäßig große Kräfte zu erzeugen vermag. Auch dann sind noch meist Hebelanordnungen zur Verkleinerung der Kompensationskraft notwendig. Eine Unzulänglichkeit der bekannten Einrichtungen mit Kraftkompensation ist, daß ihre Justierung oft Schwierigkeiten macht. Die Veränderung des Hebelverhältnisses, mit welchem das Kompensationssystem auf das elektrische Eingangsmeßwerk einwirkt, bringt nicht selten Verschiebungen mit sich, welche infolge der Eigensteifheit der als Kompensationssysteme verwendeten Meßwerke unkontrollierbare Kräfte auf die Meßwerkspule und den Kraftschalter ausüben. Diese Kräfte müssen durch -den Ausgangsdruck ebenfalls kompensiert werden und ergeben dadurch eine Verfälschung des Meßergebnisses.Device for converting an electrical current quantity into one proportional pressure For the acquisition of electrical measured values for pneumatic control technology so-called transducers are used, which determine the electrical Convert value to proportional air pressure. Most of the facilities of this Art work according to the force comparison method. They consist of one with the too measuring electrical value acted upon coil, which is movable in a magnetic field is arranged, a pressure measuring system mechanically connected to the coil and a Force switch also mechanically connected to the coil to control the output pressure. The one that usually consists of a nozzle and a baffle plate as well as a downstream one Power amplifier existing power switch controlled output pressure is the pressure measuring instrument forwarded. An equilibrium of forces is created between the electrical forces Input variable force exerted on the coil and the force of the compensation measuring system. whereby the output pressure is automatically adjusted so that it corresponds to the input variable is proportional. In the known arrangements are used as a compensation force generator preferably elastic - corrugated pipe body used, but also Bourdon tubes and Diaphragm measuring mechanisms have already been provided as compensation force transmitters. Arrangements of this type are only useful if the electrical input variable is proportionate able to generate great forces. Even then, lever arrangements are usually still used Reduction of the compensation force necessary. A shortcoming of the familiar Devices with force compensation are often difficult to adjust power. The change in the leverage ratio with which the compensation system acts on the electrical input measuring mechanism, not infrequently brings about shifts with it, which due to the inherent stiffness of the used as compensation systems Measuring units exert uncontrollable forces on the measuring unit coil and the power switch. These forces must also be compensated for by the output pressure and result thereby a falsification of the measurement result.

Die Einrichtung nach der Erfindung weist die genannten Nachteile nicht auf und stellt eine Verbesserung der bekannten Anordnungen dieser Art dar. Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Umwandlung einer elektrischen Stromgröße in einen proportionalen Luftdruck für die pneurnatischeRegelung, bei welchem die Kraft einer mit dem elektrischen Eingangswert beaufschlagten Meßwerkspule durch ein unter dem vom Kraftschalter gesteuerten Ausgangsdruck stehendes Kompensationssystem ausgewogen wird.The device according to the invention does not have the disadvantages mentioned and represents an improvement on known arrangements of this type. The invention is based on a device for converting an electrical current variable into a proportional air pressure for pneumatic control, at which the force of a with the electrical input value applied measuring mechanism coil through a below the output pressure controlled by the power switch balanced compensation system will.

Die Erfindung besteht darin, daß als Kompensationskraftgeber ein auf langer Basis in Längsrichtung frei verschiebbar gelagerter Stift dient, welcher durch eine BQhi-mmgsin der Wand eines mit unter dem Ausgangsdruck stehender Luft gefüllten Gefäßes geführt ist.The invention consists in that as a compensation force generator on Long base in the longitudinal direction freely displaceable pin is used, which through a BQhi-mmgs in the wall of a with air standing under the outlet pressure filled vessel is performed.

Die Meßwerkspule kann dabei in an sich bekannter Weise an einem den Kraftschalter betätigenden Waagebalken angebracht sein. Der Kompensationskraftgeber ist vorzugsweise. in, einer Richtung senkrecht zur Achse des Waagebalkens verschiebbar, so daß es zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses und damit des Meßbereiches auf verschiedene Punkte des Waagebalkens zum Einwirken gebracht werden kann. Die Erfindung wird irrfolgenden an Hand der A b b. 1 näher erläutert. Diese zeigt ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung; die A b b. 2 zeigt den verwendeten Kompensationskraftgeber mit einer Ausgestaltung der Erfindung.The measuring mechanism coil can in a known manner at one of the Force switch actuating balance beam be attached. The compensation force generator is preferable. can be moved in a direction perpendicular to the axis of the balance beam, so that it is used to set the transmission ratio and thus the measuring range can be brought to act on different points of the balance beam. the Invention is erroneous on the basis of A b b. 1 explained in more detail. This shows a Embodiment of the device according to the invention; the A b b. 2 shows the used Compensation force generator with an embodiment of the invention.

In A b b.- 1 ist ein Waagebalken 1 gezeigt, welcher durch ein Federgelenk 2 gelagert ist. Das Federgelenk 2 ist an -der Stelle 3 ortsfest, aasgelenkt. An dem einen Ende des Waagebalkens.1 ist eine Tauchspule 4 befestigt, welche sich im Magnetfeld eines als Topfmagnet ausgebildeten Permanentmagneten 5 in axialer Richtung bewegen kann. Am anderen Ende des Waagebalkens 1 ist eine verstellbare Prallplatte 6 angebracht. Der Prallplatte..gegenüber ist eine mit Druckluft gespeiste Düse 7 vorgesehen.In A b b.- 1, a balance beam 1 is shown, which by a spring joint 2 is stored. The spring joint 2 is fixed at the point 3, articulated. At one end of the balance beam.1 a moving coil 4 is attached, which is in the Magnetic field of a permanent magnet 5 designed as a pot magnet in the axial direction can move. At the other end of the balance beam 1 is an adjustable baffle plate 6 attached. Opposite the baffle plate is a nozzle 7 fed with compressed air intended.

Diese bildet mit der Prallplatte 6 und dem nachgeschalteten Druckverstärker-8 den Kraftschalter für die Steuerung des Ausgangsdruckes. Der Ausgangsdruck des Kraftsohalters wird den nachgeschalteten pneumatischen Meßwerken und Reglern zugeleitet, außerdem wird er über eine Leitung 9 zum Kompensationskraftgeber geführt. Der Kompensationskraftgeber besteht aus einem Gehäuse 10, in dessen Wandung zwei voneinander um ein Mehrfaches des Stiftdurchmessers entfernte, vorzugsweise zylindrische Lager 11 und 12 vorgesehen sind, und einem Stift 13, welcher durch diese Lager in Längsrichtung frei beweglich geführt ist. Das Spiel des Stiftes 13 in den Lagern 11 und 12 ist so groß, daß die Bewegung des Stiftes leicht möglich ist. Es hat sich herausgestellt, daß sich bei dieser Anordnung der Stift 13 praktisch ohne jegliche Reibung in Längsrichtung zwischen den Lagern 11. und 12 bewegen kann, weil die geringe, zwischen dem Stift und den Lagern ausströmende Luftmenge ein festes Ansetzen verhindert. Das Gehäuse 10 ist auf einer Schiene im Gehäuseboden 15 verschiebbar, seine Lage kann durch die Schraubenspindel 14 mit dem Rändelkopf 16 verschoben werden. Zwischen dem einen Ende der Bodenplatte 15 und der Kompensationsanordnung 10 ist eine in der Abbildung nicht eingezeichnete Zugfeder gespannt, welche den toten Gang des Spindeltriebes ausschaltet.Together with the baffle plate 6 and the downstream pressure booster 8, this forms the power switch for controlling the output pressure. The output pressure of the force switch is fed to the downstream pneumatic measuring mechanisms and regulators; it is also fed via a line 9 to the compensation force transmitter. The compensation force transducer consists of a housing 10, in the wall of which two, preferably cylindrical bearings 11 and 12 are provided, which are spaced apart from one another by a multiple of the pin diameter, and a pin 13 which is guided freely movable in the longitudinal direction by these bearings. The play of the pin 13 in the bearings 11 and 12 is so great that the movement of the pin is easy. It has been found that with this arrangement the pin 13 can move in the longitudinal direction between the bearings 11 and 12 practically without any friction, because the small amount of air flowing out between the pin and the bearings prevents a firm attachment. The housing 10 is displaceable on a rail in the housing base 15 ; its position can be displaced by the screw spindle 14 with the knurled head 16. A tension spring, not shown in the figure, is stretched between one end of the base plate 15 and the compensation arrangement 10 and switches off the dead gear of the spindle drive.

Die zu messende Stromgröße erzeugt in der Spule 4 eine auf diese wirkende, nach oben gerichtete Kraft, welche die Prallplatte 6 der Düse 7 nähert. Der dadurch erhöhte Druck hinter der Düse steuert den Kraftverstärker 8, dessen Ausgangsdruck über die flexible Leitung 9 in die untere Kammer des Gefäßes 10 geleitet wird. Dieser Druck wirkt auf den Stift 13 wie auf einen Kolben und drückt diesen nach oben gegen den Waagebalken 1. Durch die Wirkung des Kraftschalters stellt sich ein Kräftegleichgewicht zwischen der durch den Stift 13 auf den Waagebalken 1 ausgeübten Kraft und der durch die Eingangsgröße erzeugten Kraft aus, der hierfür notwendige Druck ist ein Maß für die Eingangsgröße. Der Stift 11 hat im Gegensatz zu den bei üblichen Meßwertumformern als Kompensationskraftgeber verwendeten Faltenbalgs oder anderen Federkörpern keine Richtkraft. Selbst wenn bei einer Verschiebung des Kompensationskraftgebers zur Veränderung des Meßbereiches dieser Kompensationskraftgeber dem Waagebalken genähert oder von diesem entfernt wird, bewirkt diese Abstandsänderung keinerlei Kräfte auf den Waagebalken. Eine Justierung des Abstandes zwischen dem Kompensationskraftgeber und dem Waagebalken ist daher keineswegs kritisch. Die Kraft, welche durch den Druck im Gefäß 10 auf den Stift 13 ausgeübt wird, ist diesem Druck zwar proportional, jedoch verhältnismäßig gering. Dies bedeutet eine große Verstärkung, wodurch auch sehr kleine Kräfte der Meßwerkspule 4 kompensiert werden können, ohne daß hierfür komplizierte und störungsanfällige Untersetzungsanordnungen erforderlich sind.The current to be measured generates an upwardly directed force in the coil 4 , which forces the baffle plate 6 closer to the nozzle 7. The resulting increased pressure behind the nozzle controls the booster 8, the output pressure of which is passed via the flexible line 9 into the lower chamber of the vessel 10 . This pressure acts on the pin 13 like a piston and pushes it upwards against the balance arm 1. The action of the force switch creates a balance of forces between the force exerted by the pin 13 on the balance arm 1 and the force generated by the input variable , the pressure required for this is a measure of the input variable. In contrast to the bellows or other spring bodies used in conventional transducers as compensation force transmitters, the pin 11 has no straightening force. Even if, when the compensation force transmitter is shifted to change the measuring range, this compensation force transmitter is approached or removed from the balance beam, this change in distance does not cause any forces on the balance beam. Adjusting the distance between the compensation force generator and the balance beam is therefore by no means critical. The force which is exerted on the pin 13 by the pressure in the vessel 10 is proportional to this pressure, but relatively small. This means a great gain, so that even very small forces of the measuring mechanism coil 4 can be compensated for without the need for complicated and failure-prone reduction arrangements.

Zur Justierung des Nullpunktes ist bei der Anordnung nach A b b. 1 eine Feder 17 vorgesehen, welche am Waagebalken 1 befestigt ist. An ihrem unteren Ende ist ein kleiner Permanentmagnet 18 angebracht, der mit einer Schraube 19 in Verbindung steht. Durch Drehen der Schraube 19 kann die Justierfeder 17 mehr oder weniger gespannt und damit der Nullpunkt der gezeigten Anordnung leicht verstellt werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß zur Abnahme des Waagebalkens keine gesonderte Verbindung zwischen der Justierfeder und der Bodenplatte des Instrumentes gelöst werden muß.To adjust the zero point, the arrangement according to A b b. 1 a spring 17 is provided which is fastened to the balance beam 1. A small permanent magnet 18, which is connected to a screw 19, is attached to its lower end. By turning the screw 19, the adjusting spring 17 can be tensioned more or less and thus the zero point of the arrangement shown can be easily adjusted. This arrangement has the advantage that no separate connection between the adjusting spring and the base plate of the instrument has to be released in order to remove the balance beam.

In der A b b. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kompensationskraftgebers mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Diese Kompensationsanordnung enthält wieder ein Gehäuse, welches diesmal mit 20 bezeichnet ist und in dessen Wandung zwei Lager 21 und 22 vorgesehen sind. Diese Lager dienen als Führung des Stiftes 23. Die unter dem Ausgangsdruck des Druckverstärkers stehende Luft wird durch die Zuführungsleitung 25 in das', Gehäuse eingeleitet. Am oberen und unteren Ende des durch das Gehäuse 20 zwischen den tägerh 21 und 22 gebildeten Rohres ist je eine Druckleitung 26 und 27 vorgesehen, und der Stift 23 trägt einen Schwebekörper 24. Durch die Rohre 26 oder 27 kann unter Druck stehende Luft zugeleitet werden. Dadurch wird eine von den Dimensionen des Schwebekörpers 24 und der Luftströmung zwischen den Lagern 21 und 22 abhängige zusätzliche Kraft auf den Stift 23 und damit auf den Waagebalken ausgeübt. Sie wird zu Korrekturzwecken ausgenutzt. Dabei kann je nach der Art der geforderten Korrekturkraft die durch die Leitungen 26 oder 27 eingeleitete Luft unter einem konstanten Druck oder auch unter einem vom Meßwert abhängigen Druck stehen. Im letzteren Falle kann ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Meßwert und Ausgangsluftdruck erreicht werden. Der Schwebekörper 24 kann mit schrägen Nuten oder Flügeln versehen sein, so daß er durch die an ihm vorbeiströmende Luft in Drehung versetzt wird.In the A b b. 2 shows a further embodiment of the compensation force transmitter with a further embodiment of the invention. This compensation arrangement again contains a housing, which this time is designated by 20 and in the wall of which two bearings 21 and 22 are provided. These bearings serve as a guide for the pin 23. The air under the output pressure of the pressure booster is introduced through the supply line 25 into the 'housing. At the upper and lower end of the tube formed by the housing 20 between the tägerh 21 and 22 , a pressure line 26 and 27 is provided, and the pin 23 carries a float 24. Air under pressure can be fed through the tubes 26 or 27. As a result, an additional force, which is dependent on the dimensions of the float 24 and the air flow between the bearings 21 and 22, is exerted on the pin 23 and thus on the balance beam. It is used for correction purposes. In this case, depending on the type of corrective force required , the air introduced through the lines 26 or 27 can be under a constant pressure or also under a pressure that is dependent on the measured value. In the latter case, a non-linear relationship between the measured value and the initial air pressure can be achieved. The float 24 can be provided with inclined grooves or wings so that it is set in rotation by the air flowing past it.

Claims

Claims: 1. Device for converting an electrical Current quantity in a proportional pressure for the pneumatic control, at which the force of a measuring coil to which the electrical input value is applied a compensation system under the output pressure controlled by a power switch is balanced, characterized in that as a compensation force generator on Long base in the longitudinal direction freely displaceable pin is used, which through a hole in the wall of the air under the outlet pressure filled vessel is performed.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the length of the guide, bearing against the pin diameter is chosen is that air can pass between the pin and the guide bearing.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the The basis of the guide bearing is a multiple of the pin diameter.

4. Establishment according to claim 1 and 3, characterized in that the storage of the pin by two stone bearings separated by a multiple of the pin diameter are formed is.

5. Eäu-ichtung according to claim 1 and 4, characterized in that the two Stone bearings are connected to each other by a pipe.

6. Device according to claim 1 and 5, characterized in that the tube carrying the bearings within dos located part of the pin is designed as a bluff body.

7. Set up after Claim 1 and 6, characterized in that the tube carrying the bearings on both Has ends of pressure connection pieces. B.

Device according to Claims 1 and 6, characterized characterized in that the bluff body has inclined grooves.

9. Device according to claim 1 and 7, characterized in that the pressure connection pieces are connected to a constant pressure difference are connected.

10. Device according to claim 1 and 7, characterized characterized in that one of the two pressure connection pieces with the outlet pressure of the power switch is connected.

11. Device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the measuring mechanism coil in a known manner is attached to a force switch actuating scale jaw and the compensation force transmitter Is displaceable in. Direction perpendicular to the axis of the balance beam.

12. Establishment according to claim 1 and 11, characterized in that the device for displacement of the compensation force generator under the influence of someone disengaging the dead gear Tension spring stands.

13. Device according to claim 2 and 1 1 or 12, characterized in that that there is an adjustable spring, which is used to set the zero point, or is attached to the balance beam to suppress a measuring range start point. 14 .. Device according to claim 1 and 13, characterized in that the not on The end of the unidirectional spring engaging the balance beam is connected to a magnet, which is on a table made of magnetic, which can be moved by a veraubarg winch Material rests on it.