Pneumatische Regeleinrichtung mi@ auswechselbare@ Funktions- oder Zusa@zgliedern Die Erfindung betrifft eine pneumatische Re@eleinri@@@ung bzw. ein pneumatisches Regelsystem mit auf od@@ an einer mit verschiedenen Schaltungen versenenen Grundplatte bzw. einem entsprechenden Chassis angeordne@em Regler und auswechselbaren Funktions-, Zusa@z- oder sonstigen Ergänzungsgliedern bzw. -geräten.

Je nach den Eigenschaften und dem gewünschten V@rnalten der Regelstrecke sowie den Anforderungen an die Genauigkeit und Gleichförmigkeit de@ Regelung verwende@ man verschiedene Typen von pneumatischen Reglern, wie insbesonuere Proportional-Regler, Integral-Regler, Differential-Regler und Kombinationen derselben. Allen solcnen Reglertypen gemeinsam ist eine Einrichtung, insbesondere ein Doppeldifferentialmanometer, zur Ermittlung der Regelabweichung und zur Bildung der nachführenden Rückführung. Diese Einrichtung kann als Ausschlag-Balgwaage oder auch als Kraft-Balgwaage ausgebildet sein, wobei die durch die pneumatischen Drücke in den Balgmembranen wirkenden Kräfte gegeneinander ausgewogen werden. Die Balgwaage ste@ert inrerseits einen Kraftscnalter od.dgl., der den Regeldruck einstellt. Dazu enthält die pneumatische Regeleinrichtung beliebige Funktions- oder Zusatzglieder, die je nach dem Reglertyp aus Elementen oder Geräten wie z.B. Drosseln, Füllvolumen, Kraftschaltern, Druckeinstellern od.dgl. bestehen.

Es ist an sich bereits bekannt, pneumatische Regeleinrichtungen so auszubilden, daß sie wahlweise für verschiedene Reglertypen verwendet werden können.

Der Re@le@ wird hierbei z.B. auf einer Grundplatte aufgebaut, in der alle für die benötigten Reglertypen notwendigen Schaltungen vorgesehen sind. Die nicht benötigten schaltungen Werden durch aufgeschraubte Platten abgedeckt, während das gewünschte Funktions- oder Zusatzglied auf die entsprechende Schaltung aufgeschraubt wird. Wird de@selbe Regler für einen anderen Reglerty@ gebraucht, so muß das nicht menr benötigte Funktions- oder Zusatzglie@ abgenommen und an seiner Stelle eine Versch@u@platte aufgeschraubt werden, während die Versenlußplatte für die neue gewünschte Schaltung abgenommen und das en@@prechende Funktions- oder Zusat@glied aufgeschrau@t werden muß. Hierbvei ist es nachteilig, daß alle Verschaltungen in der Regler-Grundplatte vorgesenen werden müssen, o@ sie nun im Einzelfalle gebraucht werden oder nicht, und daß die nicnt gebrauchten Abdeckplatten aufbewahrt und gelagert werden müssen für den Fall, daß der Reglertyp später einmal geändert werden soll. Es muß also ein noner Aufwand @ getrieben werden, und eine Änderung des Reglerty@s ist unpraktisch und unbequem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem zu schaffen, das einen sehr geringen Aufwand erfordert und für alle Reglertypen gebraucht werden kann, wobei die Umstellung von einem zu einem anderen Reglertyp einfacn, praktisch und ohne Verwendung von Werkzeugen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen daaurch gelöst, daß an der Grundplatte oder dem Chassis einerseits lösbar der eigentliche Regler und andererseits Anschlüsse für die Luftleitungen zur Regelstrecke, zu den Anzeige-, Einstell-und Kontrollvorrichtungen bzw. -geräten und von der Zuluftversorgung angeordnet und zwischen dem Chassis und dem Regler ein oder mehrere Funktions-oder Zusatzglieder einschaltbar und einerseits an das Chassis, andererseits an den Regler durch leicnt lösbare Verbindungsmittel anschließbar sind.

Diese leicht lösbaren Verbindungsmittel bestehen gemäß einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung aus Steckverbindungen, wobei die eine Steckseite der Funktions-oder Zusatzglieder in die Gegensteckseite des Chassis und die andere Steckseite dieser Glieder in die Gegensteckseite des Reglers paßt. Es ist dabei erf'indungsgemäß besonders zweckmäßig, die StecKverbindung der einzelnen Reglerglieder usw. untereinander nicht durch ecken der einzelnen Anschlüsse, sondern durch Stecken von sämtliche oder fast alle Anschlüsse zusammenfassenden Steckleisten zu bewirken. Die Steckverbindungen werden nierbei praktisch so eingerichtet, daß die Anscnlüsse vor dem Zusammenstecken und nach dem Auseinanuernehmen luftdicht verschlossen sind, aber nach dem Zusammenstecken den Luftdurchfluß voll freigeben.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise und mehr oder weniger schematisch veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen einfachen Feld-Regler mit abgenommenem Deckel, Fig. 2 den Feld-Regler nach Fig. 1 im Grundriß, mit Gehäuse und Deckel im Querschnitt, Fig. 5 im Querschnitt und in größerem Maßstab eine Ansch@@ßeinrichtung in zusammengestecktem Zustand, Fig. 4 die Anschlußeinrichtung nach Fig. 5 in auseinandergenommenem Zustand, Fig. 5 in Seitenansicht einen Regler in einer Schalttafel, Fig. 6 in Draufsicht den Regler nach Fig. 5 in der Schalttafel, Fig. 7 in Vorderansicht den Regler nach Fig. 5 und 6, und Fig. 8 bis 15 schematische Schaltskizzen des Reglers, der Reglerglieder, des Regler chassis bzw. der Regelstrecke.

Bei der Reglerausführung gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Reglerchassis 1 als Teil eines Gehäuses 2 an einer Seite desselben angeordnet.

Außerhalb des Gehäuses 2 sind am Chassis 1 Anschlüsse 3 f4r die Zuleitungen von. der Druckluftversorgung und für die Verbindungsleitungen zur Leiteinrichtung, in der die für den Reglerbetrieb nötigen Einstell-, Kontroll- und Anzeigevorrichtungen untergebracht sind, und zur Regelstrecke (Impulsleitung und Steuerdr@ckleitung zum Stellorgan) angeordnet. Innerhalb des Gehäuses sind die pneumatischen Verbindungen als Steckleisten 7 ausgebildet, die zu den Anschluß-Steckleis@en des Reglers 4 oder der Zusatzgeräte 5 passen. Das Gehäuse 2 isW durch einen DecKel O abgeschlossen.

in Fig. unu 4 ist eine Ausbildung der Anschlüsse in den Steckleisten beispielsweise zum Teil schematisch dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Anschluß im zusammengesteckten Zustand, Fig. 4 im auseinanaergenommenen Zustand. Der Anschluß am Chassis ist dabei so ausgebildet, daß, wenn kein Regler oaer Funktions- bzw. Zusatzglied eingesteckt ist, die buftleitungen dicht abgeschlossen sind.

Das hat den Vorteil, daß nach Abnahme des Reglers die 5 haltung für die Regelung intakt bleibt und die Regelung von Hand vorgenommen werden kann. In einer Steckleiste 10 des Chassis oder des Ausganges der Funktions- oder Zusatzglieder ist deshalb ein 0-Ring 11 vorgesehen, der, wenn keine Steckleiste eingesteckt ist (Fig. 4), durch einen Kegel 12 und eine Feder 15 gegen den Absatz 15 einer BohrllnÓ 14 gedrückt wird und dadurch den Druckraum nach außen dicht abschließt. Wenn dagegen eine Steckleiste 16 des Reglers oder eines Funktions- oder Zusatzgliedes einsteckt ist (Fig. 5), dichtet der Nippel 17 eines Zapfens 18 den Druckraum nach außen durch den 0-Ring 11 ab. Dabei stößt der Nippel 17 gegen einen Vorsprung 19 des Kegels 12 und drückt den Kegel 12 gegen die Kraft der Feder 1) zurück, wodurch ein freier Durchgang zwischen einer Bohrung 20 des Chassis und einer Bohrung 21 des Anschlußgliedes und damit die pneumatische Verbindung zwischen den Reglergliedern hergestellt ist.

In Fig. 5 bis 7 ist sk als weiteres Beispiel einer einfachen Regeleinrichtung ein PID-Regler für den Einbau in eine Schalttafel gezeigt. In diesem Falle ist das Chassis mit der Leiteinrichtung als ein einziges Teil ausgeführt. Die Anzeigemanometer sind als iJrofilgeräteausgebildet. Dadurch kann der Regler mit all seinen Gliedern auf kleinstem Raum in einer Schalttafel untergebracht werden. Durch bewegliche Anordnung der pneumatischen Verbindungsleitungen ergibt sich die Möglichkeit, den vollständigen Regler zur Kontrolle und Einstellung oder zum Auswechseln seiner Glieder aus seinem Platz in der Schalttafel herauszuziehen, ohne den Betrieb zu unterbrechen.

Bei dieser Ausführung ist in einer Tasche 50 der Schalttafel eine aus der Tafel herausziehbare Schubkassette 60 angeordnet. Die Leiteinrichtung 52 mit einem Sollwertanzeiger 55, einem Istwertanzeiger 54 und einem Sollwertsteller 55 ist fest in der Kassette 60 eingebaut. Eine bewegliche, mehrteilige Leitung 56, die durch eine Rolle 57 und eine Führung 58 unterstützt ist, verbindet die Leiteinrichtung mit einem fest t an der Rückseite der Schalttafel eingebauten Anschlußstück 59. In diesem befinden sich die Anschlüsse 61 der Verbindungsleitungen zu der Regelstrecke und zur Druckluftversorgung. Die Kassette 60 kann somit ohne Betriebsunterbrechung aus der Schalttafel herausgezogen werden. Dann sind der eigentliche Regler 62, das PI-Glied 65 und das D-Glied 64 zur Kontrolle und Einstellung zugänglich und können, wenn gewünscht, herausgenommen oder ausgewechselt werden.

Die Anordnung der Steckleisten, die, wie vorstehend beschrieben, quer zu der Reihe der Reglerglieder zusammengesteckt oder wieder gelöst werden, ermöglichen einen einfachen und mühelosen Ein- oder Ausbau der einzelnen Reglerglieder.

In Fig. 8 bis 13 ist die Anordnung des Reglers, der Reglerglieder und der Regelstrecke schematisch durch Schaltskizzen veranschaulicht, aus denen auch die Funktion ersichtlich ist. Hierbei zeigt Fig. 8 den eigentlichen Regler, Fig. 9 das P-Glied, Fig. 10 das PI-Glied, Fig. 11 das D-Glied, Fig. 12 das Chassis mit Leiteinrichtung und Fi. 1) die Regelstrecke.

In dem eigentlichen Regler (Fig. 8) ist eine Balgwaage 101 untergebracht. Sie besteht aus einem Waagebalken 102, dessen Drehpunkt 105 verschiebbar angeordnet ist, um den Verstärkungsfaktor verändern zu können. Auf einer Seite des Waagebalkens sind die Federbälge I für den Istwertdruck und S für den Sollwertdruck, auf der anderen Seite der Rückfilhrbalg R und der Nachstellbalg N angeordnet. An dem Waagebalken 102 ist eine Prallplatte 104 angebracht, die einer Düse 105 gegenüberliegt. Die Zuluft gelangt über eine Drossel 106 zur Düse 105. Der Kaskadendruck wird über einen Verstärker 107 zum RückfUhrbalg R und zur Steuerdruckleitung y geleitet. Außerdem ist noch ein Umschalter 108 vorgesehen, mit dem durch Drehen um 900 die Zuleitungen zum Istwert und zum Sollwertbalg vertauscht werden können, wenn der Regler umgekehrt arbeiten soll.

In dem P-Glied (Fig. 9 ist ein Druckeinstelle: 110 angeordnet, mit dem der Druck im Nacastellbaig II eingestellt werden kann. Man kann dadurch eie starre Rückführung für P-Regler ernalten. In dem PI-Glied (Fig. 10).ist in die Leitung zum Nachstellbalg ein Füllvolumen 111 und eine einstellbare Drossel 1,2 eingebaut. Wird dieses Glied in den eigentlicher. Regler (Fig. 8) eingesteckt, so arbeitet der Regler mit nacngebender Rückführung (@I-Regler). Hit der Drossel 1 2 wird die Nachstellzeit Tn eingestellt. In dem D-Glied (Fig. ii) ist der Vorhalt untergebracht. Der Vorhalt arbeitet in der Weise, daß, wenn der Istwert steigt, zunächst ein höherer Druck, als er dem Istwert entspricht, in den Istbalg geleitet wird. Dieser höhere Druck gleicht sich dann durch eine einstellbare Drossel aus, bis der Druck im Istbalg dem Istwert entspricht.

Wenn der Istwert fällt, arbeitet der Vorhalt umgekehrt in analoger Weise. Ein solcher Vorhalt ist notwendig, um bei langsamen Regelstrecken, d.h.

solchen, die eine Totzeit oder eine größere Speicherwirkung haben, den Zeitverlust für den-Regler zum Teil wieder aufzuholen (D-Verhalten).

In einem geschlossenen Vorhaltgehause 115 mit einem bestimmten Volumen 116 ist ein doppelarmiger Hebel 117 angeordnet, der im Drehpunkt 118 gelagert ist. An dem längeren Hebelarm wirkt ein Federbaig 119, dessen Innenraum mit dem Eingangsanschluß x (dem Istwert) verbunden ist. Der kürzere Hebelarm ist als Prallplatte ausgebildet, die einer festen Düse 120 gegenübeliegt, die mit der Außenluft in Verbindung steht. Ein Federbalg 121 dichtet die Prallplatte und einen Raum 122 um die Düse 120 gegen das Volumen 116 ab. Der Raurn 122 steht über eine Vordrossel 123 durch eine Verbindungsleitung 124 mit der luftzuleitung in Verbindung;. Die Vordrossel 125 bildet mit der Düse 120 eine Kaskade. Der Kaskadendruck steht über eine Leitung 125 mit dem Ausgangsanschluß x in Veibindung. Eine einstellbare Drossel 126, mit der die Vorhaltzeit eingestellt werden kann, verbindet das Volumen 116 mit der Leitung 125 bzw.

mit dem Ausgangsanschluß x. Im stationären Zustand der Regelstrecke ist der Luftdruck im Balg 119 gleich dem Druck im Istwert-Balg des Reglers.

Steigt der Istwert, so steigt auch der Luftdruck im Balg119 und nähert dadurch die Prallplatte der Düse 120. Der Kaskadendruck in der Leitung 124 steigt, und dieser steigende Druck wird in den Istwert-Balg des Reglers und zur Drossel 126 geleitet.

Erst nachdem sicn der Druck über die Drossel 126 in den Raum 116 ausgeglichen hat, ist der Luftdruck im Istwert-Balg wieder gleich dem Istwert. Dieses D-Glied kann unten Zwischenschaltung des P-Gliedes oder des il-Gliedes mit dem Regler verbunden werden und ergibt dann einen PD- oder i--ID-Regler.

In der mit dem Chassis zusammengefaßten Leiteinricntung (Fig. 12) ist ein Sollwertsteller 130 mit einem Sollwertanzeiger 131 und einem Istwertanzeiger 132 angeordnet.

Fig. 13 scnließlich zeigt die Verbindungen zur Regelstrecke: Ein Regelventil 155, dessen pneumatischer Antrieb 136 mit dem Stelldruck y verbunden ist, den Anschluß 137 der Impuls leitung, die über einen Wandler 138 mit dem Istwert x verbunden ist, und eine Druckluftquelle 139, die an die Leitung ZUL angeschlossen ist.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung schematisch veranschaulichten AusfUhrungsbeispiele, sondern sie umfaßt alle Varianten und Anwefjd.Lngen im Rahmen der wesentlichen E@findungsmerkmale. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, das P-Glied mit in den eigentlichen Regler einzubauen, weil pneumatische I-Regler verhältnismäßig selten benötigt werden. Auch sonstige zanlreiche Möglichkeiten der Unterteilung in einzelne Regel- oder Funktionsglieder können erfindungsgemäß verwirklicht werden. Für den Regler wird vorzugsweise eine Balwaage verwendet, welche entsprechend der Patent an meldung P 19 56 696.2 der Firma Samson Apparatebau A.G. ausgebildet ist.

Ansprüche