DE19537493C1

DE19537493C1 - Elektro-pneumatischer Stellungsregler

Info

Publication number: DE19537493C1
Application number: DE1995137493
Authority: DE
Inventors: Georg Nusche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2015-09-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektro-pneumatischen Stellungsregler mit einem pneumatisch betätigbaren Zweikam mer-Stellantrieb mit einem pneumatischen Zuluft- und einem pneumatischen Ablufthauptventil an einer zu einer Kammer des Stellantriebs führenden Druckleitung und mit einem weiteren pneumatischen Zuluft- und einem weiteren pneumatischen Ab lufthauptventil an einer weiteren zu einer weiteren Kammer des Stellantriebs führenden Druckleitung und mit jeweils einer Betätigungseinrichtung für jedes Hauptventil, wobei die Betätigungseinrichtung für das eine Zulufthauptventil aus einem auf ein Umschaltventil des einen Zulufthauptventils einwirkenden Steuerventil besteht und die Betätigungs einrichtung für das eine Ablufthauptventil von einem weiteren Steuerventil gebildet ist.

Ein bekannter pneumatischer Stellungsregler dieser Art ist in Form des Siemens-SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungs regler 6DR3000 offenkundig vorbenutzt und in seinem wesent lichen Aufbau in der Siemens-Betriebsanleitung SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungsregler 6DR 3000-1N/E bis 2N/E′′ mit der Bestell-Nr. C73000-B7400-C136-1 dargestellt. Bei diesem bekannten Stel lungsregler befindet sich - wie Bild 2 der genannten Be triebsanleitung zeigt - jedem Hauptventil zugeordnet ein Steuerventil, das als Piezoventil ausgebildet ist; ein sol ches Piezoventil ist in der Zeitschrift "fluid", April 1989, Seiten 34 und 37, im einzelnen beschrieben. Jeweils zwei mit den Hauptventilen an einer Druckleitung des Zweikammer-Stel lantriebs zusammenarbeitende Steuerventile sind über einen Vorsteuerdruckregler an eine Druckluftquelle angeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten elek tro-pneumatischen Stellungsregler in seinem Aufbau unter Bei behaltung seiner vorteilhaften technischen Eigenschaften zu vereinfachen, um eine Verminderung der Herstellungskosten zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem elektro-pneumatischen Stellungsregler der oben angegebenen Art erfindungsgemäß die Betätigungseinrichtung des weiteren Zulufthauptventils von einer Zuleitung gebildet, die zwischen der Betätigungsseite des weiteren Zulufthauptventils und der einen Druckleitung verläuft, und die Betätigungseinrichtung des weiteren Abluft hauptventils ist von einer weiteren Zuleitung gebildet, die von der Druckbeaufschlagungsseite dieses Ablufthauptventils in das Umschaltventil des einen Zulaufhauptventils führt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Stellungsreglers besteht darin, daß bei seinem Aufbau im Vergleich zu dem bekannten Stellungsregler auf zwei Steuerventile verzichtet werden kann, indem anstelle der zwei Steuerventile zur Ansteuerung des weiteren Zulufthauptventils und des weiteren Ablufthaupt ventils jeweils nur Zuleitungen zu der einen Druckleitung bzw. in das eine Umschaltventil des einen Zulufthauptventils geführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in folge der Verwendung von nur noch zwei Steuerventilen anstel le der bisherigen vier Steuerventile auf einen Vorsteuer druckregler verzichtet werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß die Zuverlässigkeit des erfindungs gemäßen Stellungsreglers im Vergleich zu dem bisherigen Stellungsregler noch mehr gesteigert ist, weil zwei Steuer ventile durch überhaupt nicht anfällige Zuleitungen ersetzt sind.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausfüh rungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektro-pneumatischen Stellungsreglers wiedergegeben.

Der dargestellte Stellungsregler für einen pneumatischen Zweikammer-Stellantrieb 1 weist eingangsseitig eine Regel elektronik 2 auf, die eingangsseitig mit einer Regelabwei chung x_w beaufschlagt ist. Diese Regelabweichung x_w wird in einem Vergleicher 3 aus einer über ein Potentiometer 4 rück geführten Regelgröße X und einer Führungsgröße W gebildet, die von außen dem elektro-pneumatischen Stellungsregler zuge führt wird. Ein Ausgang 5 der Regelelektronik 2 ist an ein Steuerventil 6 geführt, das in dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel aus einem Piezowandler besteht. Ein weiterer Ausgang 7 der Regelelektronik 2 ist an ein weiteres Steuer ventil 8 angeschlossen, das ebenfalls als Piezowandler aus gebildet ist. Beide Steuerventile 6 und 8 sind über einen Vorsteuerdruckregler 9 an Druckluft angeschlossen.

Das Steuerventil 6 bildet eine Betätigungseinrichtung für ein Zulufthauptventil 10, das ein Umschaltventil 11 und ein Rück schlagventil 12 enthält. Das Ventilorgan des Umschaltventils 11 wird durch eine Erhöhung des Drucks im Innenraum 13 des Steuerventils 6 nach unten bewegt, wodurch über einen Rohr stutzen 14 ein Versorgungsdruck V in das Umschaltventil 11 und damit an das Rückschlagventil 12 gelangen kann. Über das Rückschlagventil 12 ist das Zulufthauptventil 10 an eine Druckleitung 15 angeschlossen, die zu einer in der Figur obe ren Kammer 16 des pneumatischen Zweikammer-Stellantriebs führt. An der Druckleitung 15 liegt außerdem ein Abluft hauptventil 17, das ein Schließventil darstellt. Auch das Ventilorgan dieses Ablufthauptventils 17 wird aus der in der Figur gezeigten Stellung heraus nach unten bewegt, wenn der Druck im Innenraum 18 des weiteren Steuerventils 8 erhöht wird.

Eine zweite Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 ist über eine weitere Druckleitung 21 mit einem weiteren Zulufthaupt ventil 22 sowie mit einem weiteren Ablufthauptventil 23 ver bunden. Das weitere Zulufthauptventil 22 enthält ein Schließ ventil 24 und ein Rückschlagventil 25; die Druckbeaufschla gungsseite des weiteren Zulufthauptventils 22 ist von einer Membran 26 oberhalb eines Ventilorgans 27 des Schließventils gebildet. Von der Druckbeaufschlagungsseite führt eine Zulei tung 28 zu der Druckleitung 15 und bildet die Betätigungsein richtung für dieses weitere Zulufthauptventil 22.

Das weitere Ablufthauptventil 23 besteht nur aus einem pneu matischen Umschaltventil 29, das mit seiner von einer Membran 30 gebildeten Druckbeaufschlagungsseite über eine weitere Zuleitung 31 mit dem Innenraum 32 des einen Zulufthaupt ventils 10 verbunden ist. Das weitere Ablufthauptventil 23 hat einen Entlüftungskanal 33; eine entsprechende Entlüf tungsöffnung 34 weist auch das eine Ablufthauptventil 17 auf.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß der Zweikammer-Stellantrieb 1 über eine mechanische Verbindung 35 auf ein Stellglied 36 einwirkt, das das Stellorgan eines nicht weiter dargestellten Ventils sein kann. Mit der Verstellung des Zweikammer-Stellantriebs 1 wird über eine in der Figur strichliert dargestellte weitere mechanische Verbindung 37 das Potentiometer 4 entsprechend der Stellung des Zweikammer-Stellantriebs 1 verstellt.

Weitere Einzelheiten des elektro-pneumatischen Stellungsreg lers werden im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung seiner Arbeitsweise erläutert:
Wird an den Stellungsregler eine nicht dargestellte Betriebs spannung angelegt, dann bewegt sich ein Ventilorgan 38 des weiteren Steuerventils 8 aus der in der Figur gezeigten Lage nach oben und verschließt dadurch eine Abluftöffnung 39, wor aufhin sich im Innern 18 des weiteren Steuerventils 8 ein Druck aufbaut, der zu einem Schließen des einen Ablufthaupt ventils 17 führt. Wird durch einen elektrischen Impuls am Ausgang 5 der Regelelektronik 2 das Steuerventil 6 betätigt, dann legt sich dessen Ventilorgan 40 für die Zeit des Impul ses gegen eine Abluftöffnung 41, so daß sich im Innenraum 13 des Steuerventils 6 der Vorsteuerdruck aufbaut, woraufhin das Ventilorgan des Umschaltventils 11 des einen Zulufthauptven tils 10 nach unten bewegt wird; dadurch wird das Umschaltven til 11 zum Rohrstutzen 14 geöffnet. Es wird daraufhin das Rückschlagventil 12 mit dem Versorgungsdruck V beaufschlagt und geöffnet. Damit gelangt ein Druckluftimpuls in die obere Kammer 16 des Zweikammer-Stellantriebs 1. Außerdem wird über die eine Zuleitung 28 das weitere Zulufthauptventil 22 auf seiner Druckbeaufschlagungsseite (Membran 26) mit dem Ver sorgungsdruck V beaufschlagt, woraufhin das weitere Zuluft hauptventil 22 betätigt und der Versorgungsdruck V an dem Eingangsstutzen 42 von dem Rückschlagventil 25 ferngehalten wird, so daß dieses in den geschlossenen Zustand geht. Gleichzeitig wird über die weitere Zuleitung 31 der Versor gungsdruck V im Innenraum 32 des einen Zulufthauptventils 10 auf die Druckbeaufschlagungsseite (Membran 30) des weiteren Ablufthauptventils 23 übertragen, wodurch sich dieses Ventil zur weiteren Druckleitung 21 hin öffnet; es ist damit eine impulsartige Entlüftung der unteren Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 über die Entlüftungsöffnung 33 des weiteren Ablufthauptventils 23 möglich. Das nur schematisch dar gestellte Stellorgan des Stellantriebs 1 wird auf diese Weise impulsartig etwas nach unten bewegt.

Soll aufgrund eines elektrischen Impulses am weiteren Ausgang 7 der Regelelektronik 2 das Stellorgan des Stellantriebs 1 impulsartig nach oben bewegt werden, dann wird das weitere Steuerventil 8 betätigt und sein Ventilorgan 38 für die Zeit des Impulses in die in der Figur dargestellte Lage gebracht. Dadurch wird der Innenraum 18 des weiteren Steuerventils 8 entlüftet, woraufhin das eine Ablufthauptventil 17 in seine geöffnete Stellung aufgrund der Wirkung einer Feder 43 zu rückfällt. Dadurch wird entsprechend dem elektrischen Impuls die eine Druckleitung 15 und damit die eine Kammer 16 des Zweikammer-Stellantriebs 1 über die Entlüftungsöffnung 34 im Bereich des einen Ablufthauptventils 17 impulsartig entlüf tet. Damit einher geht ein impulsartiger Druckabfall auf der Druckbeaufschlagungsseite des Schließventils 24 des weiteren Zulufthauptventils 22, so daß der Versorgungsdruck V über den Eingangsstutzen 42 das Rückschlagventil 25 dieses Hauptven tils betätigen kann, woraufhin eine impulsartige Druckbeauf schlagung der weiteren Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 über die weitere Druckleitung 21 erfolgt. Das weitere Ab luftventil 23 weist nämlich zu diesem Zeitpunkt die darge stellte Ventilstellung auf, weil das eine Steuerventil 6 ent lüftet und damit auch der Innenraum 32 des einen Zuluft hauptventils 10 entlüftet ist.

Claims

Elektro-pneumatischer Stellungsregler mit einem pneumatisch betätigbaren Zweikammer-Stellantrieb (1) mit
- - einem pneumatischen Zuluft- und einem pneumatischen Ab lufthauptventil (10; 17) an einer zu einer Kammer (16) des Stellantriebs (1) führenden Druckleitung (15) und mit einem weiteren pneumatischen Zuluft- und einem weiteren pneumatischen Ablufthauptventil (22; 23) an einer weiteren zu einer weiteren Kammer (20) des Stellantriebs (1) führenden Druckleitung (21) und mit
- - jeweils einer Betätigungseinrichtung (6, 8, 28, 31) für jedes Hauptventil (10, 17, 22, 23), wobei
- - die Betätigungseinrichtung für das eine Zulufthauptven til (10) aus einem auf ein Umschaltventil (11) des einen Zulufthauptventils (10) einwirkenden Steuerventil (6) besteht und die Betätigungseinrichtung für das eine Ablufthauptventil (17) von einem weiteren Steuerventil (8) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Betätigungseinrichtung des weiteren Zulufthauptventils (22) von einer Zuleitung (28) gebildet ist, die zwischen der Druckbeaufschlagungsseite (Membran 26) des weiteren Zulufthauptventils (22) und der einen Druckleitung (15) verläuft und
- - die Betätigungseinrichtung des weiteren Ablufthauptventils (23) von einer weiteren Zuleitung (31) gebildet ist, die von der Druckbeaufschlagungsseite (Membran 30) dieses Ab lufthauptventils (22) in das Umschaltventil (11) des einen Zulaufhauptventils (10) führt.