DE2024531B2

DE2024531B2 - Pneumatischer Regler

Info

Publication number: DE2024531B2
Application number: DE2024531A
Authority: DE
Inventors: Sheldon Gilbert Lloyd; Jerry Bruce Trottmann
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1969-07-25
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE2024531A1; BE750738A; NL7006475A; GB1300620A; NL164976C; JPS5023115B1; DE2024531C3; NL164976B; FR2053140A1; US3572360A; FR2053140B1

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Regler mit einer halbkreisförmigen Wippe, die entsprechend einer ersten Größe um eine Eingangsachse schwenkbar ist, mit einem Schwenkhebel, der entsprechend einer Rückführungsgröße um eine Rückfuhrungsachse schwenkbar ist, und mit einer Düse, die mit einer relativ zum Schwenkhebel verschwenkbaren Prallplatte zusammenwirkt, wobei der Abstand zwischen Düse und Prallplatte durch die jeweilige Stellung der Wippe und des Schwenkhebels bestimmt wird.

Die Grundbauelemente eines solchen pneumatischen Reglers sind im allgemeinen ein Mechanismus zum Abtasten der Abweichung von einem gewünschten Normwert, eine Umsetzungsvorrichtung, bestehend aus einem Prallblech und einer Düse zum Umsetzen von mechanischen Bewegungen in einen Mediumsdruck, ein mediumbetätigtes Relais oder Steuerventil zur Druckverstärkung, ein Rückführungsmechanismus und eine Vorrichtung zum Eingeben eines gewünschten Verstärkungsverhältnisses des Reglersystems. Den Grundbauelementen können andere, zusätzliche Elemente beigefügt sein.

Neben anderen Aspekten ist bei einem pneumatischen Regler der Umsetzvorrichtung eine besondere Bedeutung zuzuschreiben, da die Erzeugung einer Abstandsänderung zwischen der Prallplatte und der Düse infolge einer Eingangsgröße eine wichtige Funktion darstellt. Im Zusamme ihang damit ist weiterhin auch an die Anpassung an verschiedene Regelaufgaben — Verstellung des Proportionalbereiches und der Verstärkung — ein besonderes Augenmerk zu richten,

Durch die US-PS 33 54 895, von der die Erfindung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist ein pneumatischer Regler bekannt, bei dem zur Erzeugung einer Abstandsänderung zwischen der Prallplatte und der Düse durch eine Eingangsgröße eine

ίο Vielzahl von reibungsbehafteten Gelenken, Abstützungen und Biegestellen zu überwinden ist Deshalb sind relativ große Eingangsgrößen erforderlich, was zu Lasten einer gewünschten Empfindlichkeit geht Außerdem sind dem bekannten Regler wegen der mehreren

is Beuteile mit ihren reibungsbehafteten, verschleißgefährdeten und betriebsunsicheren Gelenken, Abstützungen und Biegestellen nicht nur in der Empfindlichkeit, sondern auch hinsichtlich der exakten Regelung Grenzen gesetzt Diese Nachteile weist auch der durch die US-PS 30 95 003 bekanntgewordene pneumatische Regler auf, dessen Düse zudem noch ortsfest angeordnet und daher nicht beweglich ist, wodurch die Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen erschwert wird.

Als ungünstig hat sich auch der bekannte pneumatische Regler gemäß der US-PS 33 79 205 erwiesen, bei dem eine indirekte Eingangsgröße gegen eine kreisförmige Blattfeder in Form eines Torsionsringes wirkt Dieser ist mit Hilfe eines unterhalb des Torsionsringes

jo drehbar angeordneten Unterstützungsarmes gelagert, der um eine senkrechte Achse drehbar ist und somit verschiedene Stützungspunkte der kreisförmigen Blattfeder erlaubt, welche die von einer Eingangseinrichtung beaufschlagten Prallplatte gegenüberstehende Düse

j5 trägt Bei diesem im Vergleich mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im übrigen als gattungsfremd anzusehenden bekannten Regler geschieht die Erzeugung einer Abstandsänderung zwischen Prallplatte und Düse ebenfalls über verlustbehaftete Bauelemente.

Bei einer durch die US-PS 27 36 199 bekannten, auf Druck ansprechenden Vorrichtung ist ein um eine Achse schwenkbares Bauteil vorgesehen, welches an drei Stellen von Drücken beaufschlagt wird und somit im weitesten Sinne als Prallplatte bezeichnet werden

4Ί kann. Die sich aufgrund der drei Drücke einstellende resultierende Stellung wird mittels einer besonderen Düse abgefühlt. Diese bekannte Vorrichtung ist aber ebenfalls als gattungsfremd anzusehen, denn es ist keine halbkreisförmige Wippe vorhanden, die entsprechend

v> einer ersten Größe um eine Eingangsachse schwenkbar ist Weiterhin fehlt der Schwenkhebel, der entsprechend einer RUckführungsgröße um eine Rückführungsachse schwenkbar ist. Die bekannte Vorrichtung läßt sich daher mit dem vorausgesetzten pneumatischen Regler

->^r> nicht vergleichen.

Schließlich ist durch die DE-AS 11 26 657 noch eine Einstellvorrichtung für den Proportionalbereich von pneumatischen Regeleinrichtungen bekanntgeworden, bei der ein hohlzylindrischer Ring durch angelegte

ho Kräfte verformt werden kann. Der Ring wirkt als Prallplatte, welche entsprechend dem Resultat der Kräfteüberlagerung die Ausströmung aus einer Düse beeinflußt. Dabei ist die Düse längs eines Ringes durch Anbringung an einem Schwenkrohr verstellbar. Die

b-> bekannte Einstellvorrichtung enthält aber ebenfalls keine halbkreisförmige Wippe, die entsprechend einer ersten Größe um eine Eingangsachse schwenkbar ist. Es fehlt auch der Schwenkhebel, der entsprechend einer

Rflckfobrungsgröße um eine RiJu>$hrung!5acb.se verschwenkt werfen kann, so daß «wo dieser bekannte Regler nicht mit dem eingangs vorausgesetzten pneumatischen Regler τα vergleichen ist.

Ausgehend von einem pneumatischen Relger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I liegt der Erfindung die Aufgabe asugrunde, die dort anzutreffenden Nachteile zu vermeiden und einen pneumatischen Regler zu schaffen, der einfach im Aufbau und kompakt in der Ausführung ist, der sich durch eine große Empfindlichkeit und Genauigkeit auszeichnet, leicht einstellbar ist und eine vielseitige Verwendung gestattet

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Vereinigung der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Bei der Erfindung arbeitet die Düse unmittelbar mit der als Prallplatte wirkenden Wippe zusammen, so daß die bisher zwischen der Wippe und Düse vorhandenen Bauteile mit ihren reibungsbehafteten, verschleißgefährdeten und betriebsunsicheren Gelenken, Abstützungen und Biegestellungen entfallen. Der pneumatische Regler ist damit unempfindlich gegen Alterung und gegen sich ändernde Betriebsverhältnisse. Gleichwohl ist eine große Empfindlichkeit bezüglich der für die Regelung zugeführten Größe gewährleistet Es können daher Eingangssignale verwendet werden, die z. B. als mechanische Bewegung, nur eine außerordentlich geringe Kraft aufweisen und dennoch eine exakte Regelung bewirken. Trotzdem ist der Aufbau des erfindimgsgemäßen Reglers sehr einfach und kompakt Die Tatsache, daß der Schwenkhebel eine Hebelvorrichtung trägt, die entsprechend einer zweiten Größe um die Eingangsachse schwenkbar ist gestattet darüber hinaus eine vielseitige Verwendung des erfindungsgemäßen pneumatischen Reglers, der mit einer einzigen, halbkreisförmigen Wippe auskommt die mit der Düse zusammenwirkt und die um zwei unterschiedliche Achsen relativ zur Oberfläche der Wippe bewegbar ist Unabhängig davon, ob eine Eingangsgröße, eine Rückführung* größe oder eine sonstige Einflußgröße dem Regler zugeführt wird, ist immer nur die Oberwindung der Lagerung eines einzigen Hebels notwendig, um eine Abstandsänderung zwischen der Prallplatte und der Düse zu erzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieie wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines pneumatischen Regbrs,

Fig.2 eine Draufsicht auf Elemente des pneumatischen Reglers gemäß F i g. I,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung des Reglers, die insbesondere die beweglichen Verbindungen einiger Bügelelemente des Reglers zeigt,

Fig.4 einen Querschnitt durch den Regler gemäß Fig. 1.

Fig.5 eine schematische und perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines pneumatischen Reglers,

Fig.6 ein anderes Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Reglers, ein Prozeß-Anzeigegerät darstellend,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Reglers, darst .Mend ein Gerät zum Wurzelziehen,

Fig,8 eine schematische Darstellung betreffend den pneumatischen Regler in F i g, 7 und

F i g, 9 ur,d 10 Diagramme zum pneumatischen Regler gemäß F ig, 7,

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel ein pneumatischer Regler 10 schematisch dargestellt Eines der wesentlichen Elemente des Reglers ist der Eingangsteil 12, der abhängig von einer ersten Messung, z. B. einer Flussigkeitsniveaumessung oder einer Druckmessung, um die Eingangachse A drehbar ist In einer anderen Ausführung kann der Eingangsteil 12 mit dem hohlen Drehrohr eines Niveau-Regelgliedes verbunden sein. An der Welle 14, die den Eingangsteil 12 trägt ist eine kreisförmige Prallplatte 16 befestigt

Die Prallplatte 16 besteht in der Darstellung aus einem halben Kreisring und ist so angeordnet daß sie mit einem Düsenrohr 18 zusammenarbeitet Das Düsenrohr ist relativ zum Gestell des pneumatischen Reglers 10 drehbar gelagert, und zwar um eine Verstärkungsachse C

Die Rotation des Teiles 22 bewirki eine Rotation des flexiblen Faltenbalges 24, der zwischen ri<:m Teil 22 und dem Düsenrohr 18 angeordnet ist so daß eine genaue Positionierung des Düsenrohres 18 relativ ze den Achsen A und B gegeben ist Vermittels der Bewegung des Düücnrohres relativ zu den Achsen A und B wird die Verstärkung oder die proportionale Bandbreite der Regelung eingestellt

Die Eingangsachse A und die Rückführungsachse B bilden miteinander einen rechten Winkel. Mit jeder dieser beiden Achsen bildet wiederum die Verstärkungsachse C einen im wesentlichen rechten Winke!. Die einzelnen Elemente der Vorrichtung können dabei so ausgelegt sein, daß sie bei einer Abweichung von ±5° vom rechten Winkel während des Betriebes noch bewegbar sind.

Der pneumatische Regler besitzt einen Bügelarm 26, der um die Eingangsachse A bewegbar ist und einen weiteren Bügelarm 28, der von dem ersten Bügelarm 26 gehalten ist und eine Schwenkbewegung um die Rückführungsachse B erlaubt. Eine Schwenkbewegung des ersten und zweiten Bügelarmes verursacht somit eine Positionsveränderung des Düsenrohres 18 relativ zu der Prallplatte 16.

Der Sollwert des pneumatischen Reglers kann vermittels des Zapfens 30 an dem Ende des Bügelarmes 26 eingestellt werden, indem dieser auf oder nieder bewegt wird. Dies kann z. B. vermittels einer Feder oder einem Stellelement mit schraubenförmiger Nut, die den Zapfen 30 verstellt, erfolgen. Die Sollwerteinstellung bewirkt eine Verschwenkung des ersten Bügelarms 26 um die Eingangsachse A, wodurch eine erste Position des Düsenrohres 18 relativ zu der Prallplatte 16 einzustellen ist.

Der zweite Bügelarm 28 wird vermittels einer pneumatischen Vorrichtung betätigt, die aus einem Verstellbalg 34 und einem Kompensationsbalg 36 besteht wobei die Bälge den Armhebel 38 betätigen, der über ein Universalgelenk, z. B. eine Feder 40, mit dem Bügelarm 28 verbunden ist.

Der pneumatische Druck einer Druckquelle, z. 3. 1,4kp/cm², gelangt durch die Leitung 42 und einer festen Vordrosselung 44 zu dem Düsenrohr 18. Der eingegebene Druck beaufschlagt weiterhin durch eine Leitung 45 ein Rela.r oder Verstärker 46 und gelangt dann durch eine Leitung 48 und 49 zu dem Verstellbaig 34 und durch eine Leitung 50 mit einer verstellbaren Drosselung 52 zu dem Kompensationsbalg 3fi. Der

Auslaß des pneumalischen Reglers erfolgt über die Leitung 54.

Im folgenden wird die Funktion des pneumatischen Reglers anhand F i g. 1 und 2 erklärt. In F i g. 2 sind auf der Prallplatte zwei Punkte markiert, nämlich Punkt D und Punkt E Punkt D kennzeichnet die Düsenposition für eine minimale Verstärkung oder größtmögliche proportionale Regelbandbreite. Der Punkt /!kennzeichnet die Düsenposition für eine maximale Verstärkung oder die geringste proportionale Regelbandbreite. Im folgenden wird der funktioneile Zusammenhang dargelegt, der eine gewünschte Auslaßdruckänderung in Abhängigkeit vom Einlaß bewirkt. Es wird angenommen, daß die Einlaß-Drehbewegung in der Fig. 2 gezeigten Richtung erfolgt und daß die Düse 18 sich in der dargestellten Position relativ zur Prallplatte 16 befindet. Weiterhin soll angenommen werden, daß bei einem Auslaßdruck von 0.2 kp/cm² die Eingangs-Bewegung 0° beträgt. Wird nun die Prallplatte 16 aus dieser Position herausbewegt, dann wird der Ringspalt zwischen der Düse 18 und der Prallplatte 16 reduziert, wodurch der Druck in der Düse ansteigt. Da der Durchfluß durch die Düse dem Durchfluß durch die Vordrosscl gleich ist, muß bei Verringerung des Ringspaltes zwischen der Düse 18 und der Prallplatte 16 der Druckabfall entlang des Düsenrohres 18 zunehmen. Dieser ansteigende Druck in der Düse beaufschlagt ein Relais oder Verstärker 46, der den Durchfluß und den Druck verstärkt. Die Druckveränderung am Relaisausgang beträgt in der Regel 2:1. 3:1 oder 30 : 1 der Änderung des Düsendruckes. Der Auslaß des Relais ist daher der Auslaß der Vorrichtung.

Der Auslaßdruck P₁, beaufschlagt über die Leitungen 48 und 49 den Verstellbalg 34. der vermittels des Hebels 38 und über die Feder 40 auf den zweiten Bügelarm 38 einwirkt, um so die Düse 18 wieder in eine neue Gleichgewichtsposition zu bringen. Der Auslaßdruck Po gelangt des weiteren über eine Drosselvorrichtung 52 in einer Leitung 50 zu dem Kompensationsbalg 36. Die verstellbare Drosselvorrichtung 52, die mit dem Kompensationsbalg 36 verbunden ist, bewirkt eine integrale Regelfunktion.

Die Verstärkung des pneumatischen Reglers ist proportional dem Kotangens von Θ. wie aus Fig. 2 ersichtlich. Die Eingangsbewegung der Düse ist eine Funktion von L·. Die Rückstellbewegung der Düse ist eine Funktion von /.?. Wird der Winkel θ über den mittleren Bereich variiert, dann ändern sich die Eingangs- und Rückführbewegungen entgegengesetzt.

In F i g. 3 und 4 ist ein typischer pneumatischer Regler dargestellt. Der Eingangsteil 12 nebst Welle 14 ist so gestaltet, daß er mit einem betreffenden Eingabe-Bauteil verbunden werden kann, z. B. der hohlen Drehwelle eines Niveaumeßgerätes oder eines Druckmeßgerätes, z. B. einer Bourdonschen Röhre. Der Eingangsteil 12 bzw. 14 ist drehbar im Bügelarm-Gerüst oder Tragteil 20 gehalten, in geeigneter Weise z. B. vermittels flexibler Streifen 60, wie in F i g. 4 dargestellt. Das eine Ende des Eingangsteils 12 trägt eine Praliplattenhalterung 61, auf der die Prallplatte 16 vermittels einer Feder 62 und Bolzen 64 befestigt ist Die Prallplatte 16 ist federnd gelagert, damit im Falle einer Düsenberührung mit der Prallplatte 16 die letztere nachgeben kann. Diese Anordnung ermöglicht zudem eine Ausrichtung der Praiipiattenebene relativ zu der Düsenebene während der anfänglichen Eichung der Vorrichtung.

Der Tragteil 20 besitzt Abstandhalterungen 53 an denen flexible Streifen 54 angeordnet sind, die den

Bügelarm 26 um die Rotationsachse A schwenkbar mit dem Tragteil 20 verbinden. Zwischen dem Bügelarm 26 und dem Bügelarm 28 sind flexible Streifen 56 vorhanden, die die Bügelarme miteinander verbinden und eine Schwenkbewegung des Bügelarms 28 um die Achse B ermöglichen. Jeder der flexiblen Streifen besteht aus relativ dünnen Metallgliedern, die sich während des Betriebes verbiegen und wie eine Schwenkverbindung zwischen den entsprechenden Elementen des pneumatischen Reglers wirken.

Die Düse 18, die mit der Prallplatte 16 zusammenarbeitet, ist an dem zweiten Bügelarm 28 befestigt. Dieser wiederum ist mit dem rohrförmigen Bauteil 66 verbunden, der innerhalb der Lagerhalterung 68 gedreht werden kann. Der rohrförmige Bauteil 66 wird in der Lagerhalterung 68, die am Tragtcil 20 befestigt ist, vermittels einer Tellerfeder 69 und eines Ringes 70 gehalten. An dem Ende des rohrförmigen Bauteiles 66 ist eine Einstellscheibe 72 vermittels eines Splintes 74 befestigt, mit der die Position der Düse 18 relativ zu der Prallplatte 16 verstellt werden kann, um so ein Verstärkungsverhältnis oder eine proportionale Regelung des pneumatischen Reglers 10 einzustellen.

Der Druck wird von der Vordrosselung 44 durch die Leitung 43 und über die Verbindungskanäle in der Lagerhalterung 68 und dem Bauteil 66 in das Düsenrohr 18 einleitet Um den rohrförmigen Bauteil 66 sind geeignete O-Ringe 76 und 77 angeordnet, die eine Abdichtung der Verbindungskanäle in diesem Bauteil bewirken, ebenso wie der O-Rinf 78 in der Lagerhalterung 68 eine Abdichtung zwischen dem Einlaß der Leitung 43 und der Lagerhalterung 68 vornimmt. In F i g. 5 ist eine Modifikation gezeigt, die die Vielseitigkeit des Grundreglers demonstriert In der Darstellung sind bei bereits beschriebenen Elementen die bisher verwandten Bezugszeichen benutzt Der grundlegende Unterschied zwischen dem Regler gemäß Fig.5 und dem Regler gemäß Fig.! bis 4 besteht darin, daß ein druckempfindlicher Balg 83, der mit dem ersten Bügelarm 26 verbunden ist, anstelle der drehbaren Einstellung der Welle 14 dazu benutzt wird, die Eingangsgröße einzugeben. Dieser Druckbalg 83 besitzt einen Armhebel 84, der wiederum über ein Gelenkstück a5 und vermittels des Zapfens 30 mit dem ersten Hebelarm 26 verbunden ist Die Einstellung des Sollwertes kann in diesem Fall durch manuelle Betätigung der Welle 14 vorgenommen werden, um so die Prallplatte relativ zu der Düse 18 auszurichten. Der Regler gemäß F i g. 5 besitzt des weiteren einen Rückstellbalg 82, der dem Druckbalg 83 entgegen wirkt, um so den ersten Bügelarm um die Eingangsachse einzustellen.

Während des Betriebes kann die Welle 14 verdreht werden, um zur Sollwerteinstellung die Prallplatte relativ zur Düse 18 auszurichten. Eine weitere Einstellung des Sollwertes kann zusätzlich durch Druckbeaufschlagung des Rückstellbalges 82 erfolgen. Wird der Regler mit Druck beaufschlagt dann wird der erste Bügelarm um die Eingangsachse verschwenkt wodurch die Düse 18 relativ zu der Prallplatte 16 ausgerichtet wird. Der im System entstehende Reaktionsdruck beaufschlagt den Verstellbalg 34 und bewirkt, daß der Regler auf die neueingestellte Betriebsposition stabilisiert wird Der Auslaßdruck des Systems wird dann entsprechend dem Eingabedrude in dem Balg 83 aufrechterhalten.

In F i g. 6 ist ein pneumatischer Regler 10 dargestellt der ein Prozeß-Anzeigegerät besitzt In der Darstellung

sind im Vergleich zu Fig. 1 ähnliche Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich zu den Grundbauteilen des pneumatischen Reglers 10 ist in diesem Ausfuhrungsbeispiel ein Blockelement 88 vorgesehen, das nahe dem Ende eines Düsenrohres 90 befestigt ist. Die Düse dieses Rohres arbeitet mit einer Prallpla"e 92 zusammen, die von der Welle 14 gehalten ist und zusammen mit dieser und der Prallplatte 16 bewegbar ist. Der Eingabedruck pflanzt sich durch die Leitung 94, durch eine Drosselung % und durch die Leitung 97 zur öffnung des Bauteils 89 fort, die mit dem Düsenrohr 90 kommuniziert. Die öffnung des Bauteiles 89 ist weiterhin mit einem druckempfindlichem Balg 98 verbunden, der über einen Armhebel 100 mit dem Anzeiger 99 in Verbindung steht. Der Anzeiger 99 arbeitet mit einer Skala 102 zusammen, auf der ein vorher bestimmter Wert entsprechend der Beaufschlagung des Balges 98 abgelesen werden kann. Der Armhebel 100 ist an dem Anzeiger 99 an einer Stelle angelenkt, die zwischen einem fixen Gelenkpunkt und dem Anzeigeende liegt. Zwischen dem Blockelement 88 und dem Anzeiger 99 besteht eine weitere mechanische Hebeverbindung 103 mit der die Düse 90 relativ zur Prallplatte 92 bewegt werden kann, um so eine Rückstellkraft zu erzeugen.

Während des Betriebes wird der Eingangsteil 12 gedreht, und zwar entsprechend einer ersten vorgegebenen Position, z. B. einer Füllhöhe, die vermittels eines empfindlichen Mechanismusses abgetastet wird, oder aber ein Druck, den ein Druckmeßgerät anzeigt. Die Bewegung des Eingangsteils 12 und der Welle 14 bewirkt ebenso eine Bewegung der Prallplatte 92 relativ zu der Düse des Düsenrohres 90. Der sich verändernde Druck wird zu dem Balg 98 weitergeleitet, betätigt über diesen den Armhebel 100 und verursacht somit eine Auswanderung des Anzeigers 99 auf der Skala 102.

F i g. 7 und 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Reglers, der mit einer Vorrichtung zum Quadratwurzelziehen ausgerüstet ist. Die Grundbauteile des pneumatischen Reglers können einen Eingangsteil 12 enthalten, der an der Welle 14 befestigt ist, wobei diese wiederum mit der Prallplatte 16 in Verbindung steht, um diese um die Eingangsachse zu drehen. Das Düsenrohr 18 ist um die Verstärkungsachse verschwenkbar und an dem drehbaren Basisteil 22 und der flexiblen Verbindung 24 befestigt. Der erste Bügelarm 26 ist urn die Eingangsachse schwenkbar angeordnet und der zweite Bügelarm 28 ist um die Kückführungsachse zu verschwenken. Die Sollwerteinstellung wird durch Justierung des ersten Bügelarms 26 relativ zu der Eingangsachse vorgenommen.

Die Quadratwurzelfunktion der dargestellten Vorrichtung ergibt sich aus der Verstellung des Rückführungsbalges 134, der mit einem Biegegelenkhebel 136 zusammenarbeitet, wobei der letztere mit einem Ende an dem Tragrahmen 20 des pneumatischen Reglers und mit dem anderen Ende am zweiten Bügelarm 28 befestigt ist Der Biegegelenkhebel 136, der mit dem Rückführungsbalg zusammenwirkt, ergibt die Ausgangsgröße des Gerätes. Wenn der Balg 134 expandiert wird der zweite Bügelarm 28 zu einer Bewegung veranlaßt, die im wesentlichen der Quadratwurzel der Bewegung der Balgstange 135 proportional ist.

Eine bessere Darstellung der Bewegungsverhältnisse zwischen dem Balg 134 und dem Biegegelenkhebel 136

ί geht aus Fig.8 hervor. Zur Demonstration ist der Winkel zwischen dem gerade ausgerichteten Biegegelenkhebel 136 und der von diesem eingenommenen Position nach einer Expansion des Rückführungsbalges, ebenso wie die strichpunktierte Länge des Hebels 136,

in übertrieben dargestellt. Bei Anwendung des pythagoreischen Lehrsalzes ergibt sich:

-^{1 +}(2-ϊ) =(₂)

eine Auflösung ergibt:

Somit ist es ersichtlich, daß der Ausgangsdruck annähernd der Quadratwurzel der Eingangsdrehung gleich ist.

In dem in Fig.9 dargestellten Diagramm ist auf der Ordinate der Ausgangswert in Prozenten und auf der Abszisse der Eingangswert in Prozenten dargestellt. Der Ausgangswert liegt in der Größenordnung von 0,2 bis 1,1 kp/cm², die Eichung und der Eingangswert liegen zwischen einer Winkelverdrehung von 0 und 5°. Der Fehler im Bereich von 0 bis 100% ist geringer als ± '/2% der Spannweite von der vollen Spannweite, wenn I größer ist als 25 · X. In Fig. 10 ist ein Diagramm dargestellt, das die K-Distanz in Prozent gegenüber dem Ausgangsdruck in Prozent zeigt. Die V-Werte sind dabei auf der Ordinate und die Druckausgangswerte auf der Abszisse aufgetragen. Es ist ersichtlich, daß sich ein lineares Abhängigkeitsverhältnis ergibt, wenn die ausgangsseitige Bewegung des Balges auf der Ordinaten-Achse aufgetragen wird.

Zusammenfassend soll hervorgehoben werden, daß ein erfindungsgemäßer pneumatischer Regler zur Durchführung verschiedenster Aufgaben sehr leicht umgerüstet werden kann. Der Null- oder Ausgangswert kann entweder manuell oder — falls gewünscht — vermittels druckempfindlicher Faltenbälge o. ä. eingestellt werden. Die Bügelarme 26 und 28 sind relativ zueinander und zu der Drehachse des Düsenrohres angeordnet, um die Vielseitigkeit der Verwendung der Vorrichtung zu erhöhen. Das heißt, die Verstärkungsachse, die Eingangsachse und die Rückführungsachse sind zueinander im wesentlichen rechtwinklig ausgerichtet, wie vorstehend bereits näher dargelegt. Wird das Düsenrohr 18 relativ zu der Prallplatte 16 verschwenkt, so kann eine anfängliche Einstellung der Verstärkung oder der proportionalen Regelung ohne Beeinflussung des Sollwertes erreicht werden. Ebenso erlaubt der pneumatische Regler eine Einstellung der Verstärkung mit einer minimalen Auswirkung auf die dynamische Wirkungsweise.

Hierzu 4 Blatt Zcichnuniicn

Claims

PatentansprOche;

J. Pneumatischer Regler mit einer halbkreisförmigen Wippe, die entsprechend einer ersten Größe um eine Eingangsachse schwenkbar ist, mit einem Schwenkhebel, der entsprechend einer Rflckführungsgröße um eine Rückführungsachse schwenkbar ist, und mit einer Düse, die mit einer relativ zum Schwenkhebel verschwenkbaren Prallplatte zusammenwirkt, wobei der Abstand zwischen Düse und Prallplatte durch die jeweilige Stellung der Wippe und des Schwenkhebels bestimmt wird, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Merkmale:

a) daß die Wippe (16) als Prallplatte ausgebildet ist,

b) daß die Düse an einem schwenkbaren, am Schwenkhebel (28) angebrachten Düsenrohr (18) so um eine Verstärkungsachse (C) vsrschwenkhar angeordnet ist, daß sie den Halbkreis der Wippe (16) überstreicht, und

c) daß der Schwenkhebel (28) eine Hebelvorrichtung (26) trägt, die entsprechend einer zweiten Größe um die Eingangsachse (A) schwenkbar ist.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsachse (C) zur Eingangsachse (A) und zur Rückführungsachse (B) im wesentlichen rechtwinklig angeordnet ist
3. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtung (26) mit dem Sollwert beaufschlagt ist
4. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelvorrichiung (26) vermittels eines Druckbalges (83) und eines entgegenwirkenden Rückstellbalges (82) betätigbar ist.