DE2014308C

DE2014308C - Pneumatic pressure transducer

Info

Publication number: DE2014308C
Application number: DE19702014308
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Bader
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Filing date: 1970-03-25
Publication date: 1972-12-28

Description

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elementen, nämlich Drosseln, möglich, den Grad münden und deren Abstand van Mitte zu Mitte ge-elements, namely throttles, possible to open the degree and their distance from center to center

der Gegenkopplung einstellbar zu machen und somit messen gleich dem Kugeldurchmesser isL Solcheto make the negative feedback adjustable and thus measure equal to the ball diameter isL such

die Proportionalität zwischen Eingangsdruck und Verstärker gehören ebenfalls zum internen Stand derthe proportionality between inlet pressure and booster is also part of the internal standard

Weg zu verändern. Bewegte Teile entfa'len, so daß Technik. Für Strahlapparat samt DrosselwiderstandWay to change. Moving parts are omitted, so that technology. For jet apparatus including throttle resistor

Trägheitswirkungen und Reibungswirkungen nicht 5 sowie für die gegenständliche Ausbildung des Diffe-Inertia effects and frictional effects not 5 as well as for the objective formation of the difference

auftreten können. renzverstärkers soll Patentschutz nur in Verbindungmay occur. renz amplifier is said to be patent protection only in connection

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruchi bestehen,An expedient embodiment of the invention with the subject matter of the main claim exist,

ergibt sich, wenn bei einem einfach oder doppelt- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in denresults when in a single or double embodiments of the invention are in the

wirkenden pneumatischen Membranantrieb, der eine Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgeudenacting pneumatic diaphragm actuator, which is shown in a drawing and in the following

mit einem Ventilveischluß od. dgl. versehene Spindel io Beschreibung erläutert. Es zeigtSpindle provided with a valve lock or the like explained in the description. It shows

bewegt, der ^^-Ausgangsdruck des Verstärkeis die Fig. 1 einen Weganzeiger, bei dem die Verstel-moves, the ^^ - output pressure of the amplifier Fig. 1 a travel indicator, in which the adjustment

Membrane beaufschlagt, wobei die Bewegung der lung eines gegen eine Feder wirkenden Balges alsDiaphragm acted upon, the movement of the development of a bellows acting against a spring as

Spindel auf die am Verstärker vorgesehene Feder Anzeige dient,The spindle is used to display the spring provided on the amplifier,

übertragen wird. Mit dieser Ausgestaltung ist ein Fig. 2 einen Ventilregler, bei dem die Stellungis transmitted. With this embodiment, FIG. 2 is a valve regulator in which the position

Stellungsregler für Ventile mit pneumatischem Mem- 15 eines Ventilverschlusses einstellbar ist und die je-Positioner for valves with pneumatic mem- 15 of a valve closure is adjustable and each

brananirieb geschaffen, bei der der Hub der Ventil- weilige Stellung auch angezeigt wird,Brananirieb created, in which the stroke of the valve position is also displayed,

spindel auf die Feder übertragen wird, die sich auf Fig. 3 ein Übertragungsglied in der Art einesspindle is transmitted to the spring, which is shown in Fig. 3, a transmission member in the manner of a

den Vergleicher des Verstärkers abstützt. Sie leitet Strahlapparates, das in dip Rückführleitungen dessupports the comparator of the amplifier. She directs jet apparatus that dip in return lines of the

auf den Vergleicher eine Kraft ein, die dem Hub Verstärkers eingesetzt werden kann, um eine nichta force on the comparator, which the hub amplifier can use to avoid a

bzw. der Stellung der Ventilspindel proportional ist. 20 lineare Zuordnung zwischen Druck und Weg zu er-or the position of the valve spindle is proportional. 20 linear assignment between pressure and travel to be

Die Membrane des Ventilantriebes ist bei dieser reichen, undThe membrane of the valve drive is rich in this, and

Ausführungsform aufzufassen als die elastische Wand Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Druckwegumforder einen r.ingangsdruckkammer eines Differenz- m r, der mit einem doppeltwirkenden Membrandruckverstärkers, dessen sich gegensinnig ändernder antrieb zur Anzeige eines Weges verbunden ist.
Ausgang auf den Eingang zurückgekoppelt ist. Die 25 In der F i g. 1 ist ein Verstärker 1 als DiPerenz-Zahl der Druckkammern der gesamten Anordnung verstärker gezeigt, dessen eine Eingangsdruckkamist dabei auf zwei reduziert. mer 2 durch eine Membrane 3 begrenzt ist, die überEmbodiment to be understood as the elastic wall.
Output is fed back to the input. The 25 in the F i g. 1 shows an amplifier 1 as a differential number of the pressure chambers of the entire arrangement amplifier, one input pressure chamber of which is reduced to two. mer 2 is limited by a membrane 3, which over

Insgesamt wird im Gegensatz zum bekannten so- den Stößel 4 auf das nicht dargestellte Verstä:ker-Overall, in contrast to the known so-called push rod 4, the reinforcement (not shown) is

mit eine Anordnung geschaffen, die ein Minimum an element einwirkt. Die andere Eingangsdruckkammercreated with an arrangement that acts on a minimum of element. The other inlet pressure chamber

Bauteilen erforderlich macht. 30 ist ersetzt durch die Druckkammer 5, die von einemMakes components required. 30 is replaced by the pressure chamber 5, which is of a

Bei allen bisherigen Ausführungsformen ist die Balg 6 abgeschlossen ist, der über die Feder 7 eben-Zuordr-.ung zwischen 2ingangsdruck una Weg linear. falls auf das nicht dargestellte Vergleichsglied des Bei der Stellungsregelung von Ventilen ist es jedoch Verstärkers einwirkt. Der Balg 6 ist mit einer Anerwünscht, eine nicht lineare einstellbare Zuordnung Zeigevorrichtung 8 gekoppelt, welche die Änderung dieser Größen zu erreichen, d:i der Hub des Drossel- 35 der Druckgröße E proportional anzeigt
körpers uⁿd der Durchfluß durch das Ventil eben- Die Zuordnung zwischen dem von der Anzeigefalls nicht linear sind. Die Durchflußkennlinien sind vorrichtung 8 zurückgelegten Weg S und der Drucknicht linear. Dieses Problem wird bisher durch die größe E läßt sich bei dem gezeigten Ausführungs-Anordnung zusätzlicher Kurvenscheiben in den Stel- beispiel nun dadurch verändern, daß diese Drucklungsreglern gelöst; es läßt sich jedoch beim Einsatz 40 größe E über den aus den Widerständen 9 und 10 eines erfindungsgemäßen Druckwegumformers sehr bestehenden Druckteiler in die Eingangskammer 2 einfach dadurch lösen, daß in mindestens einer der des Differenzverstärkers geleitet wird. An dem vervon den Ausgangsdrücken beherrschten Leitungen stellbaren Widerstand 10 des Druckteilers liegt dabei ein Übertragungsglied angeordnet ist, das aus einem das A "-Ausgangssignal des Differenzverstärkers an, Strahlapparat und mindestens einem Drosselwider- 45 das sich umgekehrt proportional zum Eingangsstand besteht, der in der Treibstrahlleitung und'oder druck £ ändert. Das A⁺ -Ausgangssignal, das mit der Gegendruckleitung und/oder der Saugdrucklei- steigendem Eingangsdruck E ebenfalls ansteigt, ist tung und/oder in einer der Verbindungsleitungen auf die Druckkammer 5 geschaltet. Die Einstellung zwischen diesen Druckleitungen angeordnet ist. Jcr Proportionalität zwischen Eingangsdruck E undIn all previous embodiments, the bellows 6 is closed, which is linearly assigned via the spring 7 between the inlet pressure and the path. however, if the comparator, not shown, acts as an amplifier when regulating the position of valves. The bellows 6 is coupled to a desired, non-linear, adjustable assignment of the pointing device 8, which to achieve the change in these variables, d: i the stroke of the throttle 35 displays the pressure variable E proportionally
body u ⁿ d of the flow through the valve likewise the association between the display of the case are non-linear. The flow characteristics are the distance S covered by the device 8 and the pressure is not linear. This problem has hitherto been caused by the size E can now be changed in the illustrated embodiment arrangement of additional cams in the exemplary embodiment by solving these pressure regulators; However, when using 40 size E via the pressure divider, which consists of the resistors 9 and 10 of a pressure transducer according to the invention, the pressure divider in the input chamber 2 can be solved simply by passing into at least one of the differential amplifier. A transmission element is arranged on the pressure divider's resistance 10, which is controlled by the output pressures, and consists of an A "output signal from the differential amplifier, jet apparatus and at least one throttle resistor which is inversely proportional to the input level in the propulsion jet line The A ⁺ output signal, which also rises with the counter-pressure line and / or the inlet pressure E rising, is switched to the pressure chamber 5 and / or in one of the connecting lines. The setting is arranged between these pressure lines Jcr proportionality between inlet pressure E and

Bei dieser Anwendung des Strahlapparates wird 50 Weg 5 wird durch die Gegenkopplung des A ~-Aus-With this application of the jet apparatus, path 5 is determined by the negative coupling of the A ~ -out-

vornehmlich der Druckverlauf im Saugraum sich ganges auf die Eingangsdruckkammer 2 über einenprimarily the pressure curve in the suction chamber is geared to the inlet pressure chamber 2 via a

gleichsinnig mit dem Treibstrahldruck ändern, d. h. Drucktciler erreicht, an dem auch der Eingangs-change in the same direction as the jet pressure, d. H. Pressure splitter, where the input

mit zunehmendem Treibstrahldruck steigt auch der druck E angelegt ist. Der Grad der Gegenkopplungwith increasing propulsion jet pressure, the pressure E applied also increases. The degree of negative feedback

Druck im Saugraum. Jedoch ist die Zuordnung der wird durch Jas Verhältnis der Drosselwiderstände 9,Pressure in the suction chamber. However, the assignment is determined by the ratio of the inductor resistances 9,

Drücke — wie erwünscht — nicht linear. 55 10 des Druckteilers bestimmt. Zur Einstellung genügtPress - as desired - non-linearly. 55 10 of the pressure divider determined. All you need to do is set

Mit solchen Übertragungsgliedern, die einem es, wenn ein Drosselwiderstand einstellbar, beispielsinternen Stand der Technik entspringen, kann die weise als Nadelventil ausgebildet, ist. Vorteilhaft ist Zuordnung zwischen dem Verlauf von Treibstrahl- es jedoch, den vom A --Ausgang beaufschlagten druck und Saugraumdruck verschieden gewählt Widerstand 10 einstellbar zu machen. Ist nämlich werden, so daß es ohne die Verwendung mechani- 60 dann diese den Widerstand 10 darstellende Drossel scher Teile auch möglich wird, eine nicht lineare geschlossen, d. h. der Widerstand unendlich groß, Zuordnung zwischen Druck und Weg zu erreichen. dann ist kHr.e Gegenkopplung vorhanden. Die größte Vorteilhaft hat sich schließlich auch noch erwiese.», Verstärkung wird eingestellt. Ist dagegen diese Droswenn als Verstärke: dement im Differenzverstärker sei voll geöffnet, dann wirkt sich eine Änderung des ein Element mit zwei in einer Gehäusebohrung ver- 65 Eingangsdrucks E wenig auf den Druck in der Einschiebbaren Kugeln gleichen Durchmessers vorge- gangsdruckkammer 2 aus. Die Verstärkung ist gering, sehen ist, das mindestens zwei Bohrungen als Aus- Eine in gleicher Weise wirkende Ausführungsform gangsöffnungen aufweist, die in die Gchäusebohrung ist in der Fig. 2 gezeigt, wo der Λ •■-Ausgang desWith such transmission members, which arise from an internal prior art, for example, if a throttle resistance can be set, the wise one can be designed as a needle valve. It is advantageous to associate the course of the propulsion jet, however, to make the resistance 10, which is acted upon by the A output, differently selected and adjustable. This is because it is so that without the use of mechanical 60 these throttle shear parts, which represent the resistance 10, it is also possible to close a non-linear closed, ie the resistance is infinitely large, to achieve an association between pressure and travel. then there is kHr.e negative feedback. The greatest advantage has finally also proven itself. »Reinforcement is discontinued. If, on the other hand, this drop is as an amplifier: dement in the differential amplifier is fully open, then a change in the one element with two input pressure E in a housing bore has little effect on the pressure in the insertable balls of the same diameter. The reinforcement is low, it can be seen that at least two bores as output. An embodiment that acts in the same way has passage openings, which into the housing bore is shown in FIG. 2, where the Λ • ■ output of the

Verstärkers 1 ebenfalls auf die Druckkammer 5 gegeben wird, deren Balg 6 gegen die Wirkung der Feder 7 in diesem Fall jedoch eine Spindel 11 verstellt, die mit einem Ventilverschluß 12 versehen ist. Die Anzeigevorrichtung 8 ist starr mit der Spindel 11 gekoppelt, wobei bei dieser Ausführungsform der Hub der Ventilspindel 11 starr auf die Feder 7 übertragen wird, die sich auf dem Vergleichcr des Verstärkers 1 abstützt, der in diesem Fall von zwei in einer Längsbohrung des Verstärkergehäuses geführten Kugeln 13 gebildet ist, die die Luftzufuhr von der Druckquclle p_z zu den Ausgangskanälen A+ und A~ in Abhängigkeit der auf das Vergleichselement einwirkenden Kräfte steuern, wobei die Bohrung der Kanäle für den A⁺- und /!--Ausgang so gelegt sind, daß ihr gegenseitiger Abstand von Mitte zu Mitte gemessen gleich dem Durchmesser der beiden gleich großen Kugeln ist. Die Druckluftzuführung erfolgt durch eine Bohrung, die jeweils einen Abstand von einem halben Kugeldurchmesser von den Ausgangsbohrungen hat.Amplifier 1 is also placed on the pressure chamber 5, the bellows 6 of which, however, in this case moves a spindle 11, which is provided with a valve closure 12, against the action of the spring 7. The display device 8 is rigidly coupled to the spindle 11, in this embodiment the stroke of the valve spindle 11 is rigidly transmitted to the spring 7, which is supported on the comparator of the amplifier 1, which in this case is guided by two in a longitudinal bore of the amplifier housing Balls 13 is formed, which control the air supply from the pressure source p _z to the output channels A + and A ~ depending on the forces acting on the comparison element, the bore of the channels for the A ⁺ and /! - output are so placed that their mutual distance from center to center is equal to the diameter of the two balls of the same size. The compressed air is supplied through a bore that is half a ball diameter from the outlet bores.

Die Feder 7 leitet auf den durch die Kugeln 13 gebildeten Vergleicher eine Kraft ein, die dem Hub bzw. der Stellung der Ventilspindel 11 proportional ist. Die Membrane 6 des Vcntilantriebes ist in diesem Fall aufzufassen als die elastische Wand der nicht vorhandenen £--Eingangsdruckkammer des Differenzdruckverstärkers 1, dessen A+-Ausgang auf den E"-Eingang, d.h. auf die Druckkammer S, rückgekoppelt ist.The spring 7 applies a force to the comparator formed by the balls 13, which force is proportional to the stroke or the position of the valve spindle 11. The membrane 6 of the valve drive is to be understood in this case as the elastic wall of the nonexistent £ input pressure chamber of the differential pressure booster 1, the A + output of which is fed back to the E ”input, ie to the pressure chamber S.

Die Zuordnung zwischen dem Eingangsdruck E und dem Weg S der Ventilspindel 11 ist linear. Da es bei der Stellungsregelung von Ventilen erwünscht ist, eine nicht lineare, einstellbare Zuordnung dieser Größen zu erreichen, weil der Hub des Drosselkörpers und der Durchfluß durch das Ventil ebenfalls nicht linear sind, wird in die Rückführleitungen, d.h. in den A⁺- und A"-Zweig des Verstärkers oder nur in einem der beiden Zweige ein Übertragungsglied 14 eingeschaltet, dessen Aufbau im einzelnen in der F i g. 3 gezeigt ist. Aus der F i g. 3 geht hervor, daß das Kernstück des Übertragungsgliedes 14 ein Strahlapparat IS ist, dessen Druck in der Treibstrahlleitung 16 über einen Drosselwiderstand 16 a an den A+-Ausgang oder gegebenenfalls an den A~-Ausgang des Verstärkers 1 angeschlossen ist. Die Saugdruckleitung 17 ist ebenfalls über einen Widerstand 17 α an die Druckkammer S angeschlossen, während die Gegendruckleitung 18 in diesem Fall über einen Widerstand 18a in die freie Atmosphäre mündet. In den Verbindungsleitungen zwischen dem Treibstrahldruck, dem Saugdruck und dem Gegendruck können ebenfalls Drosselwiderstände eingebaut werden, so daß dadurch die Zuordnung des /!+-Druckes zu dem Druck in der Kammer 5 beliebig geändert werden kann. Es ist nicht notwendig, wie in der F i g. 3 gezeigt, in allen Zuführleitungen im Saugstrahlapparat und in den Verbindungsleitungen Drosselwiderstände anzuordnen. Je nach der angestrebten Zuordnung kann es unter Umständen auch ausreichend sein, nurThe relationship between the inlet pressure E and the path S of the valve spindle 11 is linear. Since it is desirable in the position control of valves to achieve a non-linear, adjustable assignment of these variables, because the stroke of the throttle body and the flow through the valve are also non-linear, the return lines, ie in the A ⁺ - and A "Branch of the amplifier or only in one of the two branches a transmission element 14 is switched on, the structure of which is shown in detail in FIG. 3. From FIG. 3 it can be seen that the core of the transmission element 14 is a jet apparatus IS is, the pressure in the driving jet pipe 16 through a throttling resistance 16 a to the a + output, or optionally substituted on the a ~ output is connected to the amplifier. 1 the Saugdruckleitung 17 is α also via a resistor 17 to the pressure chamber S connected while the counter-pressure line 18 in this case opens into the free atmosphere via a resistor 18a, in the connecting lines between the propulsion jet pressure, the suction pressure and the counterpart Throttle resistors can also be built in so that the assignment of the /! + pressure to the pressure in the chamber 5 can be changed as required. It is not necessary, as shown in FIG. 3, throttle resistors are to be arranged in all supply lines in the suction jet apparatus and in the connecting lines. Depending on the intended assignment, it may also be sufficient, just

as in einer dieser Leitungen der Zuführungen einen einstellbaren Drosselwiderstand vorzusehen.as one adjustable in one of these lines of the supply lines Provide throttle resistance.

In der F i g. 4 ist schließlich eine Ausführungsform ähnlich der der F i g. 2 gezeigt, bei der jedoch ein doppeltwirkender Membranantrieb vorgesehen istIn FIG. Finally, Figure 4 is an embodiment similar to that of FIG. 2, in which, however, a double-acting diaphragm drive is provided

und bei der sowohl der A⁺- als auch der A--Ausgangsdruck des Verstärkers 1 jeweils an eine Druckkammer 5 bzw. 19 geführt sind, so daß ebenfalls ein Stellantrieb erreicht ist, der einen gegebenen Druck E einem bestimmten Weg S einstellbar zuordnet, ohne daß bewegte mechanische Teile wie Hebel oder Prallplattenanordnungen vorgesehen werden müssen.and in which both the A ⁺ and the A - output pressure of the booster 1 are each fed to a pressure chamber 5 or 19, so that an actuator is also achieved which assigns a given pressure E to a certain path S adjustable without that moving mechanical parts such as levers or baffle plate arrangements must be provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

i 2 or to register, but also to the stroke of a patent claim: adjust the valve depending on a controller signal.

1. Pneumatic Druckwegumformer, whose In known embodiments of pressure-pressure chambers limited by elastic walls 5 Wegumformern serve levers as comparison elements, are and the spring arrangements and a nozzle flapper systems, which are connected downstream of throttle or comparison and amplifier elements having alternate amplifiers, verden as Amplifier has, characterized in that the amplifier element used The change in the Zun et that the amplifier (1) is a differential amplifier order between input pressure and path or stroke ker, the two output pressures (A ⁺ , A ~) is done by lever systems whose effective testifies to which the one (A ⁺ ) an elastic lever length can be changed. The assignment ge-wall (6) is acted upon by a spring (7), so it happens mechanically. At. This known deflection represents the path signal, of guidance forms it is viewed as a disadvantage that one side of the comparison element of the differential is relatively complex in terms of construction and a multiple amplifier acts, and that the single number of individual parts is required. These individual parts upstream pressure (E) and the other output pressure always take up a lot of space.

(A-) of the amplifier with the help of a throttle It is the task of mitigating these disadvantages (9, 10) te th ehenden thinner divider, of which at least one pressure transducer of the initially chen throttles is adjustable, of a type mentioned to be designed in such a way that no pressure is formed which has an elastic ao lever system to change the proportionality wall (3) from the other side on the relationship between pressure and path and therefore acts very smoothly. is space-saving.

2. Pneumatic pressure transducer as a This object is achieved according to the invention by a fanned or double-acting, pneumatic mem- brane solves that the amplifier is a differential amplifier, branantrieb, which generates one with a valve closure 35 of the two output pressures, of which the od. The like. Provided spindle moves, whose movement acts on an elastic wall that is transmitted to the spring via a movement, according to An Feder, whose deflection represents the path signal, claim 1, because: eh indicates that the from one side to the comparison element of the Diffe - A ⁺ output pressure of the booster (1) acts on the membrane booster, and that pressure is applied from the input bridge (6) of the pneumatic diaphragm drive 30 and the other output pressure of the booster. with the help of a pressure regulator consisting of throttles

3. Pneumatic Druckwegumformer after divider, of which throttles at least one one-Anspnich 1 or 2, characterized in that it is adjustable, a pressure is formed, which in at least one of the elastic wall of the output pressures from the other side on (A ^ ₁ A-) dominated lines a transfer 35 comparison element acts.

transmission member (14) is arranged, which consists of a Characteristic that the amplifier is a differential amplifier beam apparatus (15) and at least one throttle stand for the input pressures in each case isolation resistance (16a, 17a, 18a, 20, 21, 22), closed chambers are available, their effective that in the Treibstral.Heitung (16) and / or the areas via a comparison element on the control counter-pressure line (18) and / or the suction pressure 40 organs of the booster act and the supply and line (17) and / or in one of the connection drains of compressed air to form the output lines control pressure between these pressure lines. The outlet pressures are arranged by duct is. tapping holes. They don't work on him

4. Pneumatic Druckwegumformer after comparator of the amplifier directly one, as one or more of claims 1 to 3, 45, for example, the alternative amplifier usually characterized in that the amplifier (1) design is the case. In this case, the two outlet pressure is formed in a chamber that is delimited by sliding balls (13) of the same diameter of the elastic wall of the comparator and that has at least two bores as outlet openings for the output pressures (A ⁺ , 50 to the input pressure and thus the signal amplification A ~) are provided, the opening in the longitudinal bore is determined by the size of the effective surfaces of the amplifier housing and their Ab-.

stood measured from center to center equal to that of the differential amplifier offers in the shown

Ball diameter is. Way the possibility of the degree of negative feedback

55 development of an output pressure signal on the comparator and to make it adjustable. the

This is because negative feedback is achieved in that

an output signal is connected to one of the two inlet pressure chambers via a line.
60 With regard to the adjustability of the counter

The invention relates to a pneumatic pressure coupling, a pressure divider is thus provided on wegumformer, whose pressure chambers of elastic whose resistances the inlet pressure and the out-walls are limited and the spring assemblies are applied input pressure of the booster, the as well as a pressure that is established between the resistors as a comparison and amplifier element having amplifier. 65 applied to the elastic wall and where at least

Pressure transducers are for different purposes at least one resistance is adjustable.
necessary. For example, they are used when the pressure transducer according to the invention is

in order to display un.-n print or a print run, it can only be done using simple construction