DE1523623C3 - Pneumatischer Wegvergleichs-PI-Regler - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Wegvergleichs-PI-Regler mit von einem Anzeigegerät mit Istwertzeiger einstellbarem Regelwerk mit pneumatischem Blas- und Fangdüsen-Abtastsystem, dessen Steuerorgan mit dem Istwertzeiger des Anzeigegerätes verbunden ist, und mit einem vom Ausgangsdruck des Abtastsystems steuerbaren Rückführbalg.

Ein derartiger Regler ist aus dem Buch von Kretzschmer »Pneumatische Regler«, Düsseldorf 1958, Seiten 43 und 44 bekannt. Bei diesem Regler bildet das eine lineare Skala aufweisende Anzeigegerät mit dem Regelwerk eine bauliche Einheit, welche keine Vorkehrungen für einen einfachen Austausch des Anzeigegerätes besitzt. Das Regelwerk ist unterhalb der Anzeigeskala angeordnet und durch drehbare Winkelgestänge mit den Zeigern verbunden. Das Steuerorgan des pneumatischen Abtastsystems besteht aus einer verschiebbaren Steuerfahne; die Blas- und Fangdüsen sind dabei auf einem besonderen Düsenstock angeordnet, welcher in bezug auf das Regelwerk verdrehbar ^b5 gelagert ist, so daß zum Anschluß der Düsen an die Zu- und Ableitungen entsprechend bewegliche Verbindungsschläuche erforderlich sind. Die Verbindung des Anzeigegeräts mit dem Regelwerk ist daher konstruktiv schwierig und die Einstellung des Reglers umständlich. Auch ergibt sich dadurch eine platzraubende Gesamtanordnung des Reglers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Regelwerk auf besonders einfache Weise ausgebildet und, ohne viel Platz zu beanspruchen, leicht mit einem beliebigen Anzeigegerät mit genormten Gehäuseabmessungen und einheitlicher Anordnung des Anzeigeorgans vereinigt werden kann. Das Anzeigegerät kann dabei zum Messen einer beliebigen Regelgröße wie Druck, Temperatur, Durchflußmenge, Flüssigkeitsstand od. dgl. dienen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Zeigerseite des Anzeigegeräts konzentrisch zur Zeigerdrehachse ein Universalregelwerk lösbar anbringbar und relativ zum Anzeigegerät um die Zeigerdrehachse verdrehbar gelagert ist, daß das Steuerorgan des Abtastsystems aus einem innerhalb des Universalregelwerkes drehbar und axial verschiebbar gelagerten Steuerzylinder besteht, welcher mit dem Istwertzeiger des Anzeigegerätes durch eine lösbare Mitnehmerkupplung und mit dem Rückführbalg durch eine von der Drehbewegung des Steuerzylinders unabhängige Axialkupplung verbunden ist, und daß das Blas- und Fangdüsensystem fest an dem drehbaren Universalregelwerk angeordnet ist.

Das Universalregelwerk kann auf jedes beliebige, genormte Anzeigegerät aufgesetzt werden, ohne das Anzeigegerät selbst zu diesem Zweck verändern zu müssen. Da der Steuerzylinder relativ zum Gehäuse des Regelwerkes feststehend angeordnet ist, entfallen die störungsanfälligen Schlauchverbindungen des vorstehend beschriebenen bekannten Reglers. Die zentrale Anbringung des Regelwerkes auf dem Anzeigegerät ermöglicht die Anordnung des Regelwerkes direkt vor der Vorderseite des Anzeigegerätes, ohne daß die Skala und die Zeiger dadurch verdeckt werden. Dabei dient das Gehäuse des Regelwerkes zugleich als Drehgriff für die Einstellung des Sollwertes bzw. der Führungsgröße des Reglers.

In dem DE-Gbm 19 02 263 ist zwar ein Einheitsregelgerät bekannt, aber es handelt sich dabei nicht um einen Regler der eingangs genannten Art, sondern lediglich um die räumliche Vereinigung eines Reglers mit einem Transmitter. Weder der Regler noch der Transmitter dieses bekannten Gerätes ist mit einer Istwertanzeige versehen. Die einzige, überhaupt vorhandene Anzeige besteht aus einem Sollwerteinstellknopf. Auch die Kupplung zwischen dem Regler und dem Transmitter besteht lediglich in der Verbindung zweier Rohrleitungen.

Schließlich ist aus der Druckschrift »Messen und Regeln in der Chemischen Technik«, Berlin 1964, Seite 1145 ein pneumatischer Druckregler ohne Rückführung bekannt, bei dem die Kupplung des Istwertzeigers mit dem pneumatischen Regelwerk durch ein Zahnsegment mit Ritzel erfolgt. Dieses Zahnsegment muß dem Ritzel des Anzeigeteils jeweils angepaßt werden, so daß das Regelwerk nicht ohne weiteres auf jedes beliebige, genormte Anzeigegerät aufgesetzt werden kann, zumal die bekannte Segmentkupplung nicht konzentrisch zu der Zeigerachse des Anzeigegerätes angeordnet ist.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur schematisch den Aufbau eines pneumatischen PI-Re-

glers veranschaulicht.

Als Ausführungsbeispiel ist ein PI-Regler gewählt worden, der mit einem Anzeigegerät 1 in Form eines Zeigermanometers versehen ist. Auf die den Zeiger 2 aufweisende Vorderseite des Anzeigegerätes 1 ist ein pneumatisches Abtast- und Regelwerk zentrisch aufgesetzt, z. B. mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Aufsteckrahmens befestigt. Der den Istwert der Regelgröße, im vorliegenden Falle also den gemessenen Druck anzeigende Ausschlag des Zeigers 2 wird mittels einer spielfreien mechanischen Zeigerkupplung 3 über eine Welle 4 und eine torsionssteife, aber in axialer Richtung weiche Feder 5 auf einen Steuerzylinder 6 übertragen, der mit einer weiteren Welle 7 fest verbunden ist. Der Steuerzylinder 6 hat eine spiralförmige Steuerkante 8, die der normalen Wirkungsrichtung des Reglers entspricht, und eine zweite, ebenfalls spiralförmige Steuerkante 9, die für die Wirkungsumkehr des Reglers benutzt wird.

Die Stellung der Steuerkante 8 des Steuerzylinders 6, die der Zeigerstellung des Anzeigegerätes 1 und damit dem Istwert der Regelgröße entspricht, wird von einem Blas- und Fangdüsensystem 10 abgetastet. Entsprechend ist der zweiten Steuerkante 9 des Steuerzylinders 6 ein zweites Blas- und Fangdüsensystem 11 zugeordnet. Bei normaler Wirkungsrichtung des Reglers, bei der einem steigenden Eingangssignal (steigende Regelgröße x) ein steigendes Ausgangssignal (steigende Stellgröße y) entspricht, tastet das Blas- und Fangdüsensystem 10 die Steuerkante 8 ab, während das Blas- und Fangdüsensystem 11 außer Betrieb ist. Zwecks Umkehrung der Wirkungsrichtung des Reglers wird das Düsensystem 10 abgeschaltet und das Düsensystem 11 in Funktion gebracht. Dann ist einem steigenden Eingangssignal ein fallendes Ausgangssignal zugeordnet.

Das Blas- und Fangdüsensystem 10 wird über eine Leitung 12 mit Zuluft gespeist. Der in der Fangdüse dieses Düsensystems auftretende Druck, welcher ein Maß für die Stellung der Steuerkante 8 ist, wird über eine Leitung 13 einem pneumatischen Druck- und Leistungsverstärker 14 zugeführt und gelangt von dort zum Ausgang des Reglers und zu einem Rückführsystern.

Das Rückführsystem des Reglers besteht im wesentlichen aus einem zweiseitig beaufschlagten, federgefesselten Metallfederbalg 15, der den Luftdruck in eine axiale Bewegung des Balgbodens umwandelt. Diese Bewegung wird durch die Welle 7 auf den mit letzterer verbundenen Steuerzylinder 6 übertragen, welcher dadurch unabhängig von seiner Drehbewegung translatorisch verstellt wird. Die Welle 7 ist in einem Lager 18 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Das Lager 18 dient zugleich durch eine entsprechende Ausbildung zur Abdichtung der in den Innenraum des Metallfederbalges 15 eingeführten Welle 7. Die Welle 7 wird von einer weichen Druckfeder 17, die in axialer Richtung auf den Steuerzylinder 6 wirkt, gegen den Balgboden des Balges 15 gedrückt.

In dem Rückführungszweig des Leitungssystems sind Drosseleinrichtungen eingebaut, die zur Einstellung des Zeitverhaltens des Reglers dienen. Eine feste Vordrossel 20 bildet beispielsweise zusammen mit einer einstellbaren P-Drossel 21 einen Druckleiter. Je kleiner der Durchtrittsquerschnitt der P-Drossel 21 ist, desto stärker wird das Rückführsignal im Rückführbalg 15, und desto größer wird der Proportionalbereich Xp. Die Nachstellzeit Tn wird über eine I-Drossel 22 eingestellt.

Beim Betrieb des Reglers wird die den Istwert der Regelgröße χ darstellende Stellung der Steuerkante 8 des Steuerzylinders 6 mit der Stellung des Blas- und Fangdüsensystems 10 verglichen. Im Gleichgewichtszustand befindet sich die Steuerkante 8 genau in dem Luftstrahl des Düsensystems 10. Tritt eine Regelabweichung auf, z. B. wenn die Regelgröße χ ansteigt, so wird der Steuerzylinder 6 um einen dem Ausschlag des Meßwerkzeigers 2 entsprechenden Winkel verdreht. Da die Steuerkante 8 spiralförmig ausgeführt ist, entspricht jeder Regelabweichung ein bestimmter Abstand der Steuerkante 8 von dem Blas- und Fangdüsensystem 10. Wenn beispielsweise die Steuerkante 8 bei einer Regelabweichung den Luftstrahl des Blas- und Fangdüsensystems 10 freigibt, so steuert der Verstärker 14 infolge des steigenden Ausgangssignals der Fangdüse entsprechend aus. Dadurch steigt der Druck im Rückführbalg 15 an, und der Steuerzylinder 6 wird so lange in axialer Richtung auf das Düsensystem zu, d. h. in der Zeichnung nach rechts bewegt, bis die Steuerkante 8 wieder in den Luftstrahl eintaucht. Da die Drossel 20 verhältnismäßig groß gewählt wird, kann der Ausgleich ohne besondere Verzögerung stattfinden. Über die Drossel 22 kann die Rückführung nachgeben, so daß die Stellgröße y bei einer andauernden Regelabweichung nach einer gewissen Zeit in die Endlage geht.

Um den Regler auf einfache Weise einstellen zu können, ist das Blas- und Fangdüsensystem 10 längs des Umfanges der spiralförmigen Steuerkante 8 des Steuerzylinders 6 verdrehbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist das Düsensystem 10 fest mit dem Gehäuse des Universalregelwerkes verbunden, welches seinerseits vor dem Anzeigegerät 1 drehbar gelagert ist. Es genügt also, die Reglereinheit zwecks Verstellung des Reglers entsprechend gegenüber dem Anzeigegerät 1 zu verdrehen.

Die Funktion des Reglers ist bei Umkehrung der normalen Wirkungsrichtung eine entsprechende, nur daß nunmehr die Steuerkante 9 mit dem eingeschalteten Blas- und Fangdüsensystem 11 zusammenarbeitet. Die Zu- und Ableitungen des Düsensystems 11 sind in der Zeichnung zwecks Vereinfachung der Darstellung fortgelassen worden.

Wenn der Regler zur Regelung einer anderen physikalischen Größe verwendet werden soll, genügt es, das Druckanzeigegerät 1 gegen ein anderes, auf die betreffende andere Regelgröße ansprechendes Anzeigegerät auszutauschen. Das Universalregel- und Abtastwerk wird zu diesem Zweck einfach von dem Druckanzeigegerät 1 abgenommen und auf ein anderes Anzeigegerät aufgesteckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Wegvergleichs-PI-Regler, mit von einem Anzeigegerät mit Istwertzeiger einstellbarem Regelwerk mit pneumatischem Blas- und Fangdüsen-Abtastsystem, dessen Steuerorgan mit dem Istwertzeiger des Anzeigegerätes verbunden ist, und mit einem vom Ausgangsdruck des Abtastsystems steuerbaren Rückführbalg, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zeigerseite des Anzeigegerätes (1) konzentrisch zur Zeigerdrehachse ein Universalregelwerk lösbar anbringbar und relativ zum Anzeigegerät (1) um die Zeigerdrehachse verdrehbar gelagert ist, daß das Steuerorgan des Abtastsystems aus einem innerhalb des Universalregelwerkes drehbar und axial verschiebbar gelagerten Steuerzylinder (6) besteht, welcher mit dem Istwertzeiger (2) des Anzeigegerätes (1) durch eine lösbare Mitnehmerkupplung (3) und mit dem Rückführbalg (15) durch eine von der Drehbewegung des Steuerzylinders (6) unabhängige Axialkupplung (7) verbunden ist, und daß das Blas-und Fangdüsensystem (10) fest an dem drehbaren Universalregelwerk angeordnet ist.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (6) eine Steuerkante (8) für die normale Wirkrichtung und eine weitere Steuerkante (9) für die Wirkungsumkehr des Reglers hat und jede Steuerkante (8 bzw. 9) wahlweise ^M mittels eines ihr zugeordneten Blas- und Fangdüsensystems (10 bzw. 11) abtastbar ist.

3. Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkupplung (3) über eine Welle (4) und eine torsionssteife, aber in axialer Richtung weiche Feder (5) mit dem Steuerzylinder (6) verbunden ist.

4. Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkupplung (7) aus einer mit dem Steuerzylinder (6) verbundenen Welle (7) *° besteht, deren freies Ende an dem Balgboden des Rückführbalges (15) anliegt.