DE1280563B - Elektropneumatischer Umformer - Google Patents

Elektropneumatischer Umformer

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DE1280563B
DE1280563B DE1965SC038207 DESC038207A DE1280563B DE 1280563 B DE1280563 B DE 1280563B DE 1965SC038207 DE1965SC038207 DE 1965SC038207 DE SC038207 A DESC038207 A DE SC038207A DE 1280563 B DE1280563 B DE 1280563B
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DE
Germany
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plunger
electromagnetic
electropneumatic converter
control air
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Pending
Application number
DE1965SC038207
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schoppe and Faeser GmbH
Original Assignee
Schoppe and Faeser GmbH
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Publication date
Application filed by Schoppe and Faeser GmbH filed Critical Schoppe and Faeser GmbH
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Publication of DE1280563B publication Critical patent/DE1280563B/de
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B5/00Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities
    • F15B5/003Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities characterised by variation of the pressure in a nozzle or the like, e.g. nozzle-flapper system

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Description

  • Elektropneumatischer Umformer Die Erfindung bezieht sich auf einen elektropneumatischen Umformer mit einem elektromagnetischen System im Eingang, das über ein zwischengeschaltetes federndes Glied kraftschlüssig gegen ein Rückführmembransystem im Ausgang wirkt und bei dem die Steuerung des Ausgangsdrucks durch ein vom elektromagnetischen System betätigtes Düse-Prallplatten-System erfolgt.
  • Diese Geräte werden in elektropneumatischen Regelanlagen benötigt, um ein elektrisches Regelsignal in einen proportionalen Steuerluftdruck für die Betätigung von Membranventilen oder pneumatischen Registriergeräten umzuformen. Zur Anpassung des Umformers an die regelungstechnischen Erfordernisse müssen Einstellmöglichkeiten zur Veränderung seiner Kennlinie vorhanden sein. Beispielsweise kann es vorkommen, daß für eine elektropneumatische Regelung zwei Membranventile vorzusehen sind, von denen dgs erste im Bereich von 0 bis 50% und das zweite .von 50 bis 100 % Ausgangsspannung des Regelverstärkers seinen vollen Hub erreichen soll. Diese Aufgabe wurde bisher elektrisch durch Einfügen von Begrenzerdioden oder ähnlichen Ventilanordnungen in den elektrischen Kreis des Umformers gelöst. Eine solche Maßnahme ist verhältnismäßig umständlich und hat den Nachteil, daß keine einfache kontinuierliche Einstellmöglichkeit für beliebige Unterdrükkungsbereiche der Kennlinie gegeben ist.
  • Die Erfindung schlägt einen . anderen Weg zur Modifizierung der Umformerkennlinie ein, durch den diese Nachteile vermieden werden. Sie sieht zusätzliche mechanische Einrichtungen am Umformer vor, die sehr einfach gestaltet und stetig einstellbar sind. Nach der Erfindung ist der elektropneumatische Umformer dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rückführmembransystem ein einstellbarer Stößel verbunden ist, der mit steigendem Ausgangsdruck die Prallplatte von der Düse entfernt und daß der bewegliche Teil des elektromagnetischen Systems durch eine in ihrer Vorspannung nach Größe und Richtung einstellbare Feder gefesselt ist. Bei einem elektropneumatischen Umformer mit einem Tauchspulsystem im Eingang hat der mit dem Rückführmembrankörper verbundene Stößel eine solche Lage, daß er gegen den beweglichen Teil des Tauchspulsystems oder die zu seiner Führung dienenden Blattfedern stößt.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung und ihre Wirkungsweise an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch und vereinfacht dargestellt einen Meßumformer mit Tauchspulsystem. Die erfindungsgemäßen Einrichtungen sind strichliert wiedergegeben. F i g. 2 und 3 zeigen die bei einem pneumatischen Meßumformer durch die Erfindung erreichbaren Kennlinienformen.
  • Das Tauchspulsystem des elektropneumatischen Umformers nach F i g. 1 besteht aus dem feststehenden Dauermagneten 1 und der im Luftspalt beweglichen Tauchspule 2 mit Kraftübertragungsstange 3. Der bewegliche Teil ist durch die Blattfedern 4 gelagert und geführt. Von der pneumatischen Einrichtung 5, die im Prinzip ein pneumatischer Verstärker ist, sind die Luftausströmdüse 6, die Prallplatte 7 mit Prallhebel 8 und der Rückführfederbelag 9 mit Rückführstößel 10 dargestellt. Das freie Ende dieses Rückführstößels liegt an der Blattfeder 11 an, welche mit der Kraftübertragungsstange 3 des Tauchspulsystems verbunden ist. Außerdem wirkt die Kraftübertragungsstange 3 über den Prallplattenhebel 8 auf die von der Düse 6 gesteuerte Prallplatte 7 ein. Die für die pneumatische Einrichtung benötigte Zuluft wird über die Leitung 12 zugeführt. In der Steuerluftleitung 13 stellt sich der dem elektrischen Eingangssignal proportionale Steuerluftdruck ein.
  • Die bisher beschriebene bekannte Anordnung arbeitet folgendermaßen: Wird der Tauchspule das elektrische Eingangssignal so zugeführt, daß die Kraftübertragungsstange eine nach unten gerichtete Kraft auf den Prallplattenhebel 8 ausübt, so nähert sich die Prallplatte 7 der Ausströmdüse 6. Der Druck vor der Ausströmdüse steigt an und bewirkt, daß ein die Steuerluftleitung mit der Zuluftleitung verbindendes Steuerventil (nicht dargestellt) sich öffnet. Dadurch strömt Zuluft in die Steuerluftleitung und der Steuerluftdruck nimmt zu. Gleichzeitig wird durch den erhöhten Steuerluftdruck der Rückführmembrankörper gedehnt. Der daran befestigte Rückführstößel bewegt sich nach oben und spannt die mit der Kraftübeitragungsstange verbundene Blattfeder 11 so weit vor, bis ihre Kraft ausreicht, die Tauchspule in die Ausgangslage zurückzudrücken. Dadurch wird die Prallplatte wieder von der Düse entfernt, der Druck vor der Ausströmdüse geht zurück und das Steuerventil schließt sich wieder. Der erhöhte Steuerluftdruck bleibt bestehen und das Kräftegleichgewicht der beiden Systeme ist wieder hergestellt.
  • Bei fallender elektrischer Eingangsgröße spielt sich der Einstellvorgang mit Kraftkompensation dementsprechend mit umgekehrten Vorzeichen ab. Das nicht dargestellte Steuerventil ist so ausgebildet, daß eine gewisse Menge Steuerluft in die freie Atmosphäre abströmt, so daß sich der Steuerluftdruck entsprechend dem rückläufigen elektrischen Eingangssignal verringert.
  • Für diese Betriebsweise des elektropneumatischen Umformers ist die steigende Kennlinie A der F i g. 2 charakteristisch. Zwischen der elektrischen Eingangsgröße (Spannung U bzw. Strom 1), deren Maximalwert mit 100 % bezeichnet ist, und dem Steuerluftdruck besteht ein linearer Zusammenhang. Die Kennlinie beginnt für das Eingangssignal 0 beispielsweise bei einem Steuerluftdruck von 0,2 atü und endet für das volle Eingangssignal bei 1 atü. Dazu-muß die Zuluft einen Druck von etwa 1,4 atü haben.
  • Durch Variation des Abstandes. des Rückführstößels 10 von der Kraftübertragungsstange 3 lassen sich Kennlinien mit unterschiedlicher Steigung erzielen, beispielsweise die steilere Kennlinie B. Hierbei entspricht einer Eingangsgröße von 50% der Steuerluftdruck 1 atü.
  • Es besteht nun, wie eingangs erwähnt, die Aufgabe, die Kennlinie so festzulegen, daß ein beliebig einstellbarer maximaler Steuerluftdruck nicht überschritten wird, die Kennlinien von diesem Punkt an also scharf abknicken und waagerecht weiterverlaufen. Dies gelingt durch den in seiner Länge einstellbaren und mit dem Rückführmembrankörper verbundenen Stößel 14. Bei steigendem Ausgangsdruck bewirkt er, indem sein freies Ende gegen eine der zur Führung der Tauchspule dienenden Blattfedern 4 stößt, ein Abheben der Prallplatte 7 von der Ausströmdüse 6. Der Steuerluftdruck, bei dem dies geschieht, hängt von der eingestellten Stößellänge ab. Dadurch sind beispielsweise die scharf abknickenden Kennlinien B-B" und B -B' oder A-A' erzielbar. Der Stößel 14 kann auch so am Rückführmembrankörper befestigt sein, daß seine Bewegung unmittelbar gegen den beweglichen Teil des Tauchspulsystems gerichtet ist. Die konstruktive Lösung der Einstellbarkeit der Stößellänge kann nach allgemein bekannten Vorbildern erfolgen. Es ist ersichtlich, daß sich durch die Erfindung auch mit Sicherheit eine Übersteuerung des pneumatischen Umformers oder der angeschlossenen pneumatischen Folgegeräte vermeiden läßt, falls für diese ein bestimmter Steuerluftdruck nicht überschritten werden darf.
  • Mit dem Tauchspulenkörper bzw. der Kraftübertragungsstange 3 ist noch eine weitere Feder 15 verbunden, deren Vorspannung sich mit der schematisch dargestellten beispielsweisen Einstellvorrichtung 16 nach Größe und Richtung verändern läßt. Durch Betätigen der Schraubspinde117 können entsprechende Kräfte P auf die Feder ausgeübt werden. Spannt man z. B. die Feder durch eine nach oben gerichtete Kraft P vor, so wird die Prallplatte in einem bestimmten Bereich abgehoben und der Steuerluftdruck sinkt auf seinen Minimalwert. Dadurch beginnt der elektropneumatische Umformer erst dann zu arbeiten, wenn ein bestimmter Wert des elektrischen Eingangssignals überschritten ist. Man bekommt z. B. die Kennlinie C in F i g. 2. Somit ist auch eine Begrenzung der Kennlinie im unteren Bereich möglich.
  • Soll der Umformer mit fallender Kennlinie (D in F i g. 3) arbeiten, so ist die elektrische Eingangsgröße der Tauchspule mit umgekehrter Polung zuzuführen. Die Feder 15 wird durch eine nach unten gerichtete Kraft P so vorgespannt, daß bei der Eingangsgröße O der Steuerluftdruck seinen maximalen Wert annimmt. Durch Verschieben des Rückführstößels 10 in Richtung zur Symmetrieachse des Gerätes können Ken-n= linien der Form E erzielt werden. Wird außerdem. die Höhe des Stößels 14 entsprechend eingestellt, so sind abgeknickte Kennlinien, wie Y -E und D'-D, möglich.
  • Die Erfindung kann auch auf solche Umformer angewendet werden, bei denen das Tauchspulsystem auf ein Waagebalkensystem, gegebenenfalls mit elektromagnetischem Abgriff, wirkt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Elektropneumatischer Umformer mit einem elektromagnetischen System im Eingang, das über ein zwischengeschaltetes federndes Glied kraftschlüssig gegen ein Rückführmembransystem im Ausgang wirkt und Steuerung des Ausgangsdrucks durch ein vom elektromagnetischen System betätigtes Düse-Prallplattensystem, d a -durch gekennzeichnet, daß mit -dem Rückführmembransystem ein einstellbarer Stößel (14) verbunden ist, der mit steigendem Ausgangsdruck die Prallplatte (7) von der Düse (6) entfernt und daß der bewegliche Teil (3) des elektromagnetischen Systems durch eine in ihrer Vorspannung nach Größe und Richtung einstellbare Feder (15) gefesselt ist.
  2. 2. Elektropneumatischer Umformer nach Anspruch 1 mit einem Tauchspulsystem im Eingang, dadurch gekennzeichnet, daß der am Rückführmembransystem angebrachte Stößel (14) gegen den beweglichen Teil (3) des Tauchspulsystems oder die zu seiner Führung dienenden Blattfedern (4) stößt.
DE1965SC038207 1965-12-18 1965-12-18 Elektropneumatischer Umformer Pending DE1280563B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2383476A1 (fr) * 1977-03-11 1978-10-06 Foxboro Co Transducteur electropneumatique courant-position

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2383476A1 (fr) * 1977-03-11 1978-10-06 Foxboro Co Transducteur electropneumatique courant-position

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