DE202018105714U1 - Luftleistungsverstärker für einen Antrieb eines Stellventils - Google Patents

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Abstract

Luftleistungsverstärker (10, 38) zum Anschluss an einen fluidischen, insbesondere pneumatischen, Antrieb (32) eines Stellventils (34), wobei der Luftleistungsverstärker (10, 38) einen fluidischen Steuereingang (18, 40) und einen fluidschen Antriebsanschluss (14, 47) aufweist, die über einen Bypasskanal (22) verbunden sind, wobei in dem Bypasskanal (22) ein einstellbares Drosselelement (24) angeordnet ist, das in seiner Öffnungsweite einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (24) einen Aktor (26) und einen Steuereingang (28, 46) umfasst, wobei der Aktor (26) abhängig vom Steuereingang (28, 46) betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Luftleistungsverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein entsprechender Luftleistungsverstärker ist aus der DE 10 2016 222 153 A1 bekannt.
  • Solche gattungsgemäßen Luftleistungsverstärker, auch Booster genannt, werden in Regelkreisen vor dem fluidischen, insbesondere pneumatischen, Antrieb eines Stellventils eingesetzt.
  • Gattungsgemäße Luftleistungsverstärker weisen im Wesentlichen einen fluidischen, insbesondere pneumatischen Steuereingang, auf, über den die an den Antrieb zu übertragende Luftleistung eingestellt wird. Der Luftleistungsverstärker weist dazu einen Antriebsausgang auf, der mit dem zu belüftenden und entlüftenden Antrieb verbunden ist. Zudem weist der Luftleistungsverstärker, in bekannter Weise, regelmäßig einen Versorgungsanschluss zum Anschluss an eine Hilfsenergiequelle, sowie einen Entlüftungsanschluss auf.
  • Ferner ist, wie auch in der DE 10 2016 222 153 A1 beschrieben, ein Bypass zwischen Steuereingang und Antriebsausgang vorgesehen, in den eine einstellbare Bypassdrossel eingeschaltet ist. Die Regelgüte eines entsprechenden Luftleistungsverstärkers hängt von der Einstellung der Bypassdrossel ab.
  • Die vorgenannte Druckschrift beschäftigt sich im Wesentlichen mit der Einstellung des Drosselquerschnitts der Bypassdrossel, so dass ein bestmögliches Regelverhalten für alle Betriebsfälle des Luftleistungsverstärkers erreicht wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung das Regelverhalten des Luftleistungsverstärkers in den einzelnen Betriebsfällen weiter zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass das Drosselelement einen Aktor umfasst, der einen Steuersignaleingang aufweist, wobei über den Aktor die Öffnungsweite des Drosselelements einstellbar ist.
  • Dieser Steuersignaleingang kann mit einem entsprechenden Ausgang eines Stellungsreglers verbunden werden. Ein entsprechender Stellungsregler ist beispielsweise in der DE 10 2012 021 387 B3 beschrieben.
  • Über den Steuersignaleingang kann der Aktor dann so beeinflusst werden, dass unterschiedliche Öffnungsweiten der Drossel eingestellt werden können.
  • Auf diese Weise kann das Regelverhalten für unterschiedliche Betriebsfälle bedarfsgerecht eingestellt werden. So kann zur Erreichung schneller Ansprechzeiten ein vergleichsweise geringer Öffnungsquerschnitt und zur sicheren Ausregelung mit möglichst wenigen Überschwingern, ein vergleichsweise großer Öffnungsquerschnitt eingestellt werden.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung kann der Aktor ein elektromagnetischer oder piezoelektrischer Wandler oder ein elektromotorischer Wandler sein, welcher zum Beispiel eine Spindel antreibt, sein. Dies erlaubt eine elektronische Ansteuerung des Aktors des Drosselelements.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der Aktor ein pneumatischer Aktor sein. Dieser kann beispielsweise in Form eines Pneumatikzylinders ausgebildet sein. Die Ansteuerung kann dabei durch einen pneumatischen Steuerausgang des Stellungsreglers erfolgen.
  • Bevorzugt weist die Bypassdrossel zwei diskrete Öffnungsweiten auf, die insbesondere über Anschläge am Aktuator erreicht werden können.
  • Diese diskreten Öffnungsweiten können beispielswiese auf einfache Weise mittels eines Pneumatikzylinders realisiert werden.
  • So kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Luftleistungsverstärker einen Aktor mit wenigstens zwei diskreten Arbeitspositionen besitzt. Auf diese Weise kann eine schnelle und einfache Einstellung der Übertragungskennlinie des Luftleistungsverstärkers erfolgen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Drossel analog verstellt werden kann, also eine kontinuierliche Verstellung der Bypassöffnungsweite erfolgen kann.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung umfassend ein Stellgerät, das wiederum ein Stellventil und einen mit dem Stellventil zusammenarbeitenden Stellungsregler aufweist. Das Stellventil weist ferner einen fluidischen Antrieb auf, wobei an den Antrieb des Stellventils ein Luftleistungsverstärker, auch Booster, nach einem der vorangehenden Ansprüche angeschlossen ist. Der Antrieb des Stellventils kann bevorzugt ein einfach wirkender pneumatischer Antrieb, insbesondere mit einer Federrückstellung, sein, der einen Belüftungseingang aufweist, welcher gleichzeitig auch zur Entlüftung dient.
  • Durch den Luftleistungsverstärker kann der Stellungsregler, über den Druck an der Eingangsmembran des Luftleistungsverstärkers, den Luftleistungsverstärker so einstellen, dass der Antrieb des Stellgeräts schneller entlüftet bzw. belüftet wird.
  • Der Stellungsregler stellt einen Steuerausgang bereit, der mit dem Aktor des Drosselelements des Luftleistungsverstärkers verbunden ist.
  • Der Stellungsregler kann so neben der Überwachung und Einstellung einer ersten Regelgröße, nämlich dem Durchfluss durch das Stellventil, insbesondere über die Einstellung der Ventilposition des Luftleistungsverstärkers auch über einen zweiten Regelkreis die Bypassdrossel verstellen und somit das Regelverhalten anpassen und insbesondere dadurch eine schnellere Stellzeit für das Stellventil erreichen sowie ein genaueres Regeln und ein geringes Überschwingen beim Positionieren ermöglichen.
  • Um sehr kleine Regelabweichungen und wenige Überschwinger beim Positionieren des Stellgliedes zu erreichen, kann der Luftleistungsverstärker alleine durch den Bypass überbrückt werden und der Antrieb des Stellventils direkt über den pneumatischen Stellungsreglerausgang des Stellungsreglers angesprochen werden. Hierfür ist es von Vorteil, wenn das Drosselelement auf einen großen Querschnitt eingestellt ist.
  • Soll dagegen eine schnelle Positionierzeit des Stellventils erreicht werden, so ist es von Vorteil, dass ein schnelles Ansprechen des Luftleistungsverstärkers erfolgt. Das heißt, der Querschnitt des Drosselelementes sollte klein sein, sodass die Membran des Luftleistungsverstärkers schon bei geringen Volumenströmen des Steuerausgangs des Stellungsreglers anspricht und den Querschnitt zum Versorgungseingang öffnet und den Antrieb des Stellventils schnell belüftet.
  • So ist die ideale Einstellung der Öffnungsweite des Drosselelements abhängig von der Sollwertänderung. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird ein Stellungsregler verwendet, der die Öffnungsweite des Drosselelements des Bypasses des Luftleistungsverstärkers abhängig von der Sollwertänderung des Stellventils einstellt und ggfs. auch während des Positioniervorganges des Stellgliedes kontinuierlich anpasst.
  • Auf diese Weise kann auch bei einem geringen Differenzdruck und Volumenstrom zwischen Stellungsreglerausgang und Stellungsantrieb eine stabile Regelung des Stellantriebs über den Luftleistungsverstärker erfolgen, so dass seltener zwischen einem Booster-Betrieb und einem reinen Stellungsreglerbetrieb gewechselt werden muss, was die Regelgüte verbessert und den Verschleiß der beteiligten Komponenten reduziert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Stellungsregler derart ausgebildet sein, dass die einzustellende Öffnungsweite des Bypasses abhängig von gemessenen Störgrößen am Stellgerät ist. Die Störgrößen könnten zum Beispiel mehr Reibung an der Stellventilstange und/oder höhere Drücke des zu regelnden Prozessmediums sein. Weiter kann die Bypassdrosseleinstellung an eine gewünschte Positionierzeit und/oder Regelgüte und/oder Positioniergenauigkeit eingestellt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
  • In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
    • 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Luftleistungsverstärkers;
    • 2 ein erfindungsgemäßes Stellgerät mit einem Luftleistungsverstärker;
    • 3 ein Volumenstrom-Diagramm eines erfindungsgemäßen Boosters mit unterschiedlichen Öffnungsweiten des Drosselelements, und
    • 4 eine Detailansicht des Volumenstrom-Diagramms aus 3.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Luftleistungsverstärkers 10, der einen Versorgungseingang 12 aufweist, der mit einer Luftversorgung, nicht dargestellt, verbunden werden kann. Ferner weist der Luftleistungsverstärkers 10 einen Antriebsanschluss 14, der mit dem mit Antriebsluft zu versorgenden Stellantrieb eines Stellgeräts, nicht dargestellt, verbunden ist. Ferner ist ein Entlüftungsanschluss 16 vorgesehen, der den Antrieb entlüften kann.
  • In der dargestellten Entlüftungsstellung, wird die Luftzufuhr über den Versorgungseingang unterbunden und der Antrieb über den Entlüftungsausgang entlüftet. Die Entlüftungsstellung liegt vor, wenn der sich einstellende Druck in den Kammern des Membranantriebes, auch abhängig vom Volumenstrom an der Bypassdrossel, am Antriebsanschluss 14 höher ist als die Summe des am Steueranschluss 18 vorliegenden Drucks und dem Produkt aus Federkraft und wirksamer Membranfläche des Boosters. In den folgenden Betrachtungen wird die Federkraft vernachlässigt. Der Steueranschluss 18 ist mit einem pneumatischen Ausgang eines Stellungsreglers verbunden, so dass über den Stellungsregler das Verhalten des Luftleistungsverstärkers 10 gesteuert werden kann.
  • Der Antriebsanschluss und der Steueranschluss sind zu diesem Zweck über eine Membran 20 getrennt, die die Stellbewegung auf das Entlüftungs- / Belüftungsumschaltelement überträgt.
  • Die Membran 20 wird von einem Bypass 22 umgangen, der den Antriebsanschluss und den Steueranschluss 18 verbindet. In den Bypass 22 ist ein Drosselelement 24 eingebracht, das in seiner Öffnungsweite einstellbar ist und so den Luftstrom über den Bypass 22 einstellen kann.
  • Hat das Drosselelement 24 eine geringe Öffnungsweite, so bewirkt bereits ein geringer Volumenstrom am Steuereingang 18 bzw. ein geringer Volumenstrom durch das Drosselelement 24 eine Druckerhöhung in der ersten Druckkammer 48 des Regelgliedes des Volumenverstärkers. Das erste Ventilglied 50 öffnet und die Zuluft gelang in den Antrieb 32. Dieser Volumenstrom entsteht, wenn der Druck am Steueranschluss 18 größer als der Druck am Antriebsanschluss 14 ist.
  • Ein Umschalten zum Entlüften des Antriebes 32 findet statt, wenn der Druck PS am Steueranschluss 18 kleiner als der Druck PA am Antriebsanschluss 14 ist. So entsteht ein Volumenstrom in die andere Richtung am Drosselement 24. Bei entsprechend hohem Volumenstrom durch das Drosselement 24, abhängig von der Öffnungsweite des Drosselelementes 24, erhöht sich der Druck in der zweiten Druckkammer 49. Das erste Ventilglied 50 schließt und das zweite Ventilglied 51 öffnet. Der Antrieb 32 entlüftet. Je geringer die Öffnungsweite des Drosselelements 24 ist, desto schneller springt der Volumenverstärker vom Belüften zum Entlüften um.
  • Das Drosselelement 24 umfasst dazu einen Aktor 26, über den die Öffnungsweite automatisch einstellbar ist.
  • Die Ansteuerung des Aktors 26 erfolgt über einen Steuereingang 28, der mit dem Stellungsregler eines Stellgeräts verbunden ist.
  • Auf diese Weise können durch das Drosselelement 24 zur Laufzeit unterschiedliche Kennlinien des Luftleistungsverstärkers 10 eingestellt werden, die in den 2 und 3 dargestellt sind.
  • Der Aktor 26 kann als pneumatischer, elektrischer Aktor 26 ausgebildet sein, der einen elektrischen oder pneumatischen Steuereingang 28 aufweist. Auf die Darstellungen der speziellen Ausführungen wird verzichtet, da diese Umsetzungen dem Fachmann wohlbekannt sind.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 50 umfassend ein Stellgerät 30 das ein Stellventil 34 mit einem pneumatischen Antrieb 32 aufweist. Das Stellgerät 30 umfasst ferner einen Stellungsregler 36. Der Stellungsregler 36 ist mit einem erfindungsgemäßen Luftleistungsverstärker 38 verbunden, der wie gemäß 1 erläutert ausgebildet ist und hier symbolisch dargestellt ist.
  • Gemäß der Vorrichtung 50 ist ein pneumatischer Steueranschluss 40 des Luftleistungsverstärkers 38 mit dem pneumatischen Steuerausgang 42 des Stellungsreglers 36 verbunden. Der Antriebsanschluss 47 ist mit einer Antriebskammer des Antriebs 32 verbunden, wobei der Versorgungsanschluss des Luftleistungsverstärkers mit einer Druckluftquelle verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass der Stellungsregler 36 einen Bypassdrosselausgang 44 aufweist, der mit dem Drossel-Steuereingang 46 des Drosselelements des Luftleistungsverstärkers 38 verbunden ist. Dabei sind der Drossel-Steuereingang 46 und der Bypassdrosselausgang 44 selbstverständlich aufeinander abgestimmt.
  • Auf diese Weise kann der Stellungsregler bedarfsgerechten Einfluss auf das Regelverhalten des Luftleistungsverstärkers 38 nehmen.
  • 3 zeigt eine Kennlinie, die den Gesamtvolumenstrom des Luftleistungsverstärkers (Ordinate) in Nm3/h über den Differenzdruck (PS - PA ) von Steueranschluss 18 und Antriebsanschluss 14 (Abszisse) in bar abbildet.
  • Im negativen Bereich des Differenzdruckes (3. Quadrant) ist die Kennlinie von einem maximalen Entlüftungsvolumen bis zum Umschalten des Luftleistungsverstärkers zum Abschalten des Luftleistungsverstärkers bei einem Differenzdruck gleich Null gezeigt. Bei abgeschaltetem Luftleistungsverstärker befinden sich beide Ventilglieder 50, 51 des Luftleistungsverstärkers in geschlossener Stellung, sodass weder belüftet als auch entlüftet wird.
  • Im positiven Bereich des Differenzdrucks (1. Quadrant) schaltet der Luftleistungsverstärker in den Zustand Belüften um.
  • Im Bereich von Null Bar Differenzdruck fällt auf, dass sich die Kennlinie abflacht. Das Umschalten vom Entlüften zu Belüften wird hierdurch verlangsamt. An dieser Stelle der abgeflachten Kennlinie im Bereich des Nulldurchganges findet im Wesentlichen die Regelung über den Bypass 22 statt.
  • Die Strichpunktlinie zeigt den Verlauf bei einer geringen Öffnungsweite des Drosselelements, wohingegen die Volllinie den Verlauf bei größerer Öffnungsweite zeigt. Durch die einstellbare Öffnungsweite des Drosselelements kann im vorliegenden Fall beispielsweise abhängig von der Sollwertänderung zwischen den beiden Kennlinien bedarfsgemäß umgeschaltet werden. Alternativ kann die Öffnungsweite auch kontinuierlich verändert werden.
  • Im Vergleich der beiden Kennlinien fällt auf, dass bei einer größeren Öffnungsweite des Drosselelementes bei geringen Differenzdrücken bereits mehr Volumenstrom entsteht, und dass der gesamte Volumenstrom höher ist, da die Addition der Querschnitte der größeren Öffnung des Drosselelementes plus die maximalen Öffnungsweite des Ventilgliedes einen größeren Durchlass ergeben.
  • 4 zeigt einen vergrößerten Bereich des Nulldurchganges zwischen Entlüften und Belüften. Es ist besonders gut in der 4 zu erkennen, dass sich ein flacherer Verlauf im Bereich einer geringen Druckdifferenz ergibt. Dieser flache Bereich der Kennlinie resultiert daher, dass hier die Regelung über den Bypass erfolgt. Im ersten Quadranten fallen zwei weitere Knicke 52, 53 in den Kennlinien auf, nach welchen die Kennlinie jeweils steiler wird. Beim ersten Knick 52 beginnt ein Ventilglied des Luftleistungsverstärkers sich zu öffnen und der Verstärker wird aktiv. Beim zweiten Knick 53 hat die Bypassdrossel den maximalen Volumenstrom erreicht. Somit ist nun der Druckverlust über den Bypass konstant, sodass eine zusätzliche Druckerhöhung eine im Verhältnis größere Kraft auf die wirksame Fläche der Membran bewirkt.
  • Durch die größere Steigung bei einer größeren Öffnungsweite, wie diese in der Volllinie dargestellt ist, ergibt sich für diesen Fall eine verbesserte Regelbarkeit, da ein größerer Wirkbereich zur Verfügung steht, ohne dass sich gleich der Luftleistungsverstärker einschaltet. Für eine sehr feine Regelung hoher Positioniergenauigkeit ist zwar eine kleine Öffnungsweite des Drosselelementes nützlich, jedoch neigt solch eine Einstellung zu mehr Überschwingern bei der Positionierung, da der Luftleistungsverstärker früher anspricht.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Luftleistungsverstärker
    12
    Versorgungseingang
    14
    Antriebsanschluss
    16
    Entlüftungsanschluss
    18
    Steueranschluss
    20
    Membran
    22
    Bypass
    24
    Drosselelement
    26
    Aktor
    28
    Steuereingang
    30
    Stellgerät
    32
    Antrieb
    34
    Stellventil
    36
    Stellungsregler
    38
    Luftleistungsverstärker
    40
    Steueranschluss
    42
    Steuerausgang
    44
    Bypassdrosselausgang
    46
    Drossel-Steuereingang
    47
    Antriebsanschluss
    48
    erste Druckkammer
    49
    zweite Druckkammer
    50
    erstes Ventilglied
    51
    zweites Ventilglied
    52
    erster Knick
    53
    zweiter Knick
    PA
    Druck am Antriebsanschluss
    PS
    Druck am Steueranschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016222153 A1 [0002, 0005]
    • DE 102012021387 B3 [0009]

Claims (8)

  1. Luftleistungsverstärker (10, 38) zum Anschluss an einen fluidischen, insbesondere pneumatischen, Antrieb (32) eines Stellventils (34), wobei der Luftleistungsverstärker (10, 38) einen fluidischen Steuereingang (18, 40) und einen fluidschen Antriebsanschluss (14, 47) aufweist, die über einen Bypasskanal (22) verbunden sind, wobei in dem Bypasskanal (22) ein einstellbares Drosselelement (24) angeordnet ist, das in seiner Öffnungsweite einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (24) einen Aktor (26) und einen Steuereingang (28, 46) umfasst, wobei der Aktor (26) abhängig vom Steuereingang (28, 46) betrieben wird.
  2. Luftleistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (26) einen elektromagnetischen Wandler oder einen piezoelektrischen oder einen elektromotorischen Wandler umfasst.
  3. Luftleistungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (26) einen pneumatischen Wandler umfasst.
  4. Luftleistungsverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Wandler ein pneumatischer Zylinder ist.
  5. Luftleistungsverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (26) wenigstens zwei diskrete Arbeitspositionen besitzt.
  6. Vorrichtung (50) umfassend ein Stellgerät (30), umfassend ein Stellventil (34) und einen mit dem Stellventil (34) zusammenarbeitenden Stellungsregler (36), wobei das Stellventil (34) einen fluidischen Antrieb (32) aufweist, wobei ferner an den Antrieb (32) des Stellventils (34) ein Luftleistungsverstärker (38) nach einem der vorangehenden Ansprüche angeschlossen ist, wobei der Stellungsregler (36) einen Steuerausgang bereitstellt, der mit dem Steuereingang (46) des Drosselelements des Luftleistungsverstärkers (38) verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsregler (36) derart ausgebildet ist, dass die Einstellung der Öffnungsweite des Drosselelements abhängig von einer voreingestellten Betriebsart erfolgt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Steueranschlusses (18) des Stellungsreglers (36) mit der Regelung des Drossel-Steueranschlusses (26) selbstoptimierend zusammenwirkt, so dass die Positioniergenauigkeit, das Überschwingverhalten sowie die Positionierzeit verbessert wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012021387B3 (de) 2012-10-31 2014-02-13 Samson Ag Elektropneumatisches Feldgerät und elektropneumatische Baugruppe
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