DE1302593C2 - Pneumatischer regler mit mechanisch wirkender einstellvorrichtung fuer den proportionalbereich - Google Patents

Description

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, Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Regler fm EFTtf^ZiSfnl den

-jnit mechanisch wirkender Einstellvorrichtung für derfayeHvonfafc^.^Ä'Ä

den Proportionalberefch und mit einem den pneuma- verwendet werdenJJ^d^ *„£,.f , tischen Abgriff des Reglers aossteuernden Über- lieben FederbWge ⁰^rJ^mbr^en ersehen tragungsglied zur Überlagerung von Meßwert, Soll- 5 An Hand der Figuren werden Ausführungsbeiwert und Rückführwert, wobei diese als Druck vor- spiele niber erläutert. _ . . liegenden Größen in Kräfte umgeformt werden. Bei Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen den bekannten pneumatischen Reglern dieser Art Regler, der als Übertragungsgl.ed ctnen Waagebalwird das Übertragungsglied von den einwirkenden ken hat; in den

Kräften verschoben oder um eine Achse geschwenkt io F i g. 2 und 3 ist one Ausführung dargestellt, die Die Lage der Achse ist zur Einstellung des Pro- als Übertragungsglied einen Zyhnderkörpu aufweist;

portionalbereichs relativ ze den Angriffspunkten Fig. 3a zeigt eine Einzelheit dieser Ausführung,

der Kräfte verstellbar. Es ist auch bekannt, zur während die

Verstellung des Proportionalbereichs lediglich die Fig.4 und 5 zweckmäßige Abwandlungen an-

von dem Übertragungsglied ausgesteuerte Düse zu t% geben;

schwenken. Bei allen derartigen Reglern werden die Fig. 6 dient zur Erläuterung der Arbeitsweise

Druckgrößen, die dem Meßwert, dem Sollwert und einer Anordnung nach Fig. 5; während die

dem Rückführwert des Reglers entsprechen, mit F i g. 7 und 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für

Hilfe von Federbälgen oder Membranen in Kräfte eine Anordnung mit einem zylindrischen Übertra-

odcr Wege umgeformt. Meist werden vier Federbälge =° gungskörper zeigen.

oder Membranen verwendet, denen der Istwert und Nach F i g. 1 ist der Waagebalken 1 um eine in der Sollwert der Regelgröße sowie der Rückführwert Richtung der Pfeile verstellbare Schneide 2 drehbar im Sinne einer Mitkopplung und im Sinne einer und steuert mit seinem linken Ende die Ausström-Gegenkopplung als Druckgrößen zugeführt werden. düse 3 aus. Am rechten Hebelarm ''.es Balkens 1 Die Bälge bzw. Membranen müssen in ihren Flächen 25 wirkt von unten nach oben eine dem Istwert der und in ihren Federcharakteristiken sehr genau über- Regelgröße entsprechende Kraft und von oben nach einstimmen, damit beim Regeln und bei der Ver- unten eine Kraft, die dem Sollwert der Regelgröße stellung des Proportionalbcreichs keine Fehler auf- entspricht. Auf den linken Hebelarm wirken im treten. Meist ist zusätzlich eine umständliche Justie- Sinne einer Gegenkopplung, bei einem PI-Regler run;; mit Hilfe von besonderen Justiereinrichtungen 30 unvcrzögert, von oben nach unten eine der Rücknotwendig. Die Forderung nach der Übereinstim- führgrößc entsprechende Kraft und über eine nicht niurig der Flächen ist fertigungstechnisch nur sehr dargestellte entsprechende Verzögerungsstrecke von schwer zu erfüllen, so daP- zusammenpassende Bälge unten nach oben eine weitere im Sinne der Rückfüh- oder Membranen nur durch Aussuchen aus einer rung wirkende Kraft. Die entsprechenden Drucker jßeren Serie zu ermitteln sind. 35 werte wurden bisher über Bälge in Kraftgrüßen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die umgeformt, wobei die oben erwähnten Nachteile

angegebenen Schwierigkeiten bei pneumatischen auftraten. An Stelle der Bälge sind jetzt %ier Zylin-

Pieglern zu vermeiden, wobei von der an sich be- der 4 bis 7 mit paarweise gleichem Durchmesser

kannten Möglichkeit ausgegangen wird, den Druck vorgesehen, in denen passende Kugeln 8 bis 11 glei-

eincs Mediums mit Hilfe von einer oder mehreren, 40 ten. Auf die Kugeln wirkt der den Zylindern zu-

in einem Zylinder geführten Kugeln in eine Kraft geführte Druck, den sie entsprechend ihrer Fläche

oder einen Weg umzuwandeln. in eine Kraft umformen und auf den Waagebalken

Als Lösung der Aufgabe dient ein pneumatischer übertragen. Der Waagebalken kann am rechten

Regbr mit mechanischer Einstellvorrichtung für den Ende in einer nicht näher dargestellten Einrichtung

Proportionalbereich und mit einem den pneumati- 45 12 festgehalten werden, die eine definierte Nullage

sehen Abgriff des Regleis aussteuernden Übcrtra- vorgibt. Zur Verstellung des Proportionalbereichs

gungsglied zur Überlagerung von Meßwert, Sollwert wird in bekannter Weise der Drehpunkt 2 nach

und Riickführwerten, wobei diese als Druck vor- rechts oder links verlagert.

liegenden Größen in gegeneinandergerichtele Kräfte Nach der in F i g. 2 im Grundriß und F i g. 3 im umgeformt werden, deren Wirkungstinien zusammen- 50 Querschnitt gezeigten Anordnung liegen je zwei fallen, dadurch gekennzeichnet, daß als Druck- Zylinder 24, 25 und 26, 27 in zueinander senkrechten umformer in an sich bekannter Weise in Zylindern Achsen. Die Zylinder enthalten je eine ihrem Durchgeführte Kugeln dienen und diese dem Übertragungs- messer genau entsprechende Kugel 28 bis 31. Die glied beiderseits unmittelbar anliegen. Kugeln wirken auf einen in der Mitte liegenden

Die Verwendung von Zylinder und Kugel als 55 Zylinder32, der, wie im Querschnitt der Fig. 3 zu

Umformelement, wobei die Kugeln kraftschlüssig an sehen ist, an einem Federband 33 befestigt ist. Das

dem Übertragungsglied des Reglers anliegen, ergibt Federband 33 wird an der Stelle 35 im Deckel einer

erhebliche Vorteile. Die Zylinder sind leicht und Hülse 34 so festgehalten, daß es nur Bewegungen

mit großer Genauigkeit auf ein vorgegebenes Jnnen- senkrecht zu seiner Mtüelebene ausführen kann. Die

maß zu bringen und Kugeln entsprechender Größe 60 Hülse 34 ist in einem Lager 36 zur Einstellung des

sind mit praktisch beliebiger Genauigkeit erhältlich, Proportionalbereichs verstellbar. Die Düse 37 des

so daß es nicht schwierig ist, vier Zylinder mit genau pneumatischen Abgriffs ist in der Wand der Hülse

gleichen Durchmessern herzustellen. Da die Kugeln befestigt und senkrecht zur Ebene des Federbandes

ohne die Wirkung von Federn unmittelbar an dem gerichtet. Dem Zylinder 24 wird z. B. ein Druckwert

Übertragungsglied anliegen, ist es auch nicht not- 65 zugeführt, der dem Istwert der Regelgröße enl-

wendig, wie bei der Verwendung von Bälgen, die spricht. Der Zylinder 25 steht unter einem dem SoIl-

Federspannungen zu justieren. Die in Zylindern wert entsprechenden Druck, während dem Zylinder

geführten Kugeln können praktisch bei allen bekann- 26 der Rückführwert im Sinne der Mitkopplung und

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Zylinder 27 der Rilckführwert im Sinne einer ankopplung als Druckgrüße zugeführt wird. Der inder 32 kenn, wie bereits erwfthnt, nur Bengen in Richtung senkrecht zur Mittelebene des erbandes ausführen. In der in Fig.2 gezeigten ung betrügt der Proportionalbereich 100%, d. b. Kompensation einer in Richtung von Istwert und illwert wirkenden Kraft ist eine gleich große Kraft senkrechter Richtung notwendig. Eine Verstellung Einspanoung des Federbandes 33 in Richtung Pfeils 38 führt zu einer Verkleinerung, eine in Richtung des Pfeils 39 zu einer Vergrößeig des Proportionalbereichs. Das obere Ende des rbandes kann, wie in F i g. 3 a gezeigt ist, T-förig ausgebildet sein, um zu vermeiden, daß Tor-

skräfte vom Bandlager übertragen werden. Die äse 37 kann auch in einem anderen Abstand von Einspannung oder unterhalb des Zylinders 32 an Verlängerung des Federbandes angeordnet sein.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3. Hier ist das Federband 33 an einem Übertragungsglied 40 mir Hilfe einer Klemmschraube 41 befestigt und hat einen wesentlich größeren Durchmesser als die Kugeln.

Die bisher beschriebenen Ausführungsformen arbeiten nach dem Prinzip des Kraftvergleichs, d. h. einer in der* Richtung von Istwert und Sollwert auftretenden der Regelabweichung entsprechenden Kraft wird über die Rückführung und das Lager des Übertragungsgliedes eine Kraftkomponente von gleicher Größe überlagert.

F i g. 5 zeigt demgegenüber eine Abwandlung der Ausführung nach F i g. 4, die nach dem Prinzip des Weg-.'erglcichs arbeitet. An Stelle des Federbandes 33 ist ein Biegestab 42 an dem Übertragungsglied 40 befestigt, der im Deckel der Hülse 34 fest eingespannt ist. Der Biegestab 42 kann in beliebigen Richturgen ausgelenkt werden. Die Ausführung arbeitet in der Weise, daß eine Auslenkung in Riehlung von Istwert und Sollwert durch eine entsprechende Auslenkung in Richtung von Mitkopplung und Gegenkopplung kompensiert wird, so daß in bezug auf die Düse das Übertragungsglied 40 wieder die gleiche Stellung einnimmt. Die Verhältnisse sollen an Hand der Fig. 6 näher erläutert werden.

Der äußere Umfang des Übertragungsgliedes 40 ist hier in der Nullstellung als Teil eines Kreisbogens 43 dargestellt. Tritt eine auslcnkende Kraft in der Richtung von Sollwert und Istwert auf, durch die der Biegestab 42 so ausgelenkt wird, daß sich der Mittelpunkt des Übertragungsgliedes 40 von A nach D verschiebt, und steht die Düse 37 an der Stelle 1. so muß eine Kraft in Richtung von Mitkopplung und Gegenkopplung auftreten, weiche den Mittelpunkt des Übertragimgsgliedes 40 an die Stelle I' verschiebt damit die Düse 37 wieder im gleichen Abstand vom Außenrand 43 des ÜbertragungsgUedes steht. Diese Lage des ÜbertragungsgUedes ist am Punkt I gestriüielt eingetragen. Befindet sich die Düse «n Punkt II, so muß der Mittelpunkt des Übertragungsgliedes zum Punkt ΙΓ wandern, damit die Düse wieder im gleichen Abstand vom Kreisbogen 43 steht, der jetzt die im Punkt II gestrichelt eingetragene Lage einnimmt. Entsprechende Verhältnisse ergeben sich für den Fall, daß die Düse im Punkt III steht. Hier muß der Mittelpunkt des Übertragungsgliedes zum Punktur wandern. Der Propordonalbcreich ergibt sich aus dem Verhältnis der Wege B Γ (bzw. BW, BlW) zu AB. Um den Proportionalbereich zn verstellen, ist hier somit lediglich die Düse um den Mittelpunkt des Übertragungsgliedes zu verstellen, den dieses in der Nullage einnimmt.

Eine weitere Ausführurgsform mit zueinander kreuzförmig angeordneten Zylindern ist in F i g. 7 und 8 im Querschnitt und einem weiteren Schnitt dargestellt. Diese Ausfühnr-.g unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß die Kugeln ihre Kräfte von innen nach außen übertragen. Die Anschlüsse für die zuzuführenden Druckgrößen liegen innen und sind mit den Bezugszeichen 44 bis 47 versehen. Die Kugeln wirken auf ein hülsenförmiges Abgriffsorgan 40, das wieder an einem Federband 33 befestigt ist. Eine Hülse 48, in welche die Düse 49 eingesetzt ist, kann zur Einstellung des Proportionalbereichs um ihre Hauptachse gedreht werden. Hierbei wird das mit einem Klemmstück 50 befestigte obere Ende des Federbandes geschwenkt. Die Zuluft für die Düse wird einer Ringnut 51 zugeführt, die mit Hilfe von zwei O-Ringen abgedichtet ist. In diesem Fall braucht für die Düse keine flexible Zuleitung vorgesehen werden.

Um eine bessere Dichtung der kugelförmigen Kolben innerhalb des Zylinders zu erreichen, können auch zwei oder mehrere Kugeln hintereinander in einem Zylinder angeordnet sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Pneumatischer Regler mit mechanischer Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich und mit einem den pneumatischen Abgriff des Reglers aussteuernden Übertragungsglied zur Überlagerung von Meßwert, Sollwert und Rückführwerten, wobei diese als Druck vorliegenden Größen in gcgcneinandergerichtcte Kräfte umgeformt werden, deren Wirkungslinien zusammenfallen, d a durch gekennzeichnet, daß als Druckumformer in an sich bekannter Weise in Zylindern gefühlte Kugeln dienen und diese dem Übertragungsglied beiderseits unmittelbar anliegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen