DE2060815C3 - Druckmittelbetriebener Regler - Google Patents

Description

ngigkeit jedoch nur in beschränktem Um- : vermindert werden.

Such sind nach dem Drehmoment- oder Kraftrinzip arbeitende Regler bekannt, bei denen [[Beanspruchung der Druckkörper günstiger als bei Wegvergleichsreglern ist und unterschiedliche ften und/oder Abmessungen der ärper ohne wesentliche Schwierigkeiten komert werden können. Bei diesen Reglern sind jeaufwendige Konstruktionen für die P-Bereichsung erforderlich. So muß beispielsweise bei sogenannten Balgwaage zur P-Bsreichseinstelein unter einer Last stehender Drehpunkt längs Waagebalkens verschoben werden, was offeni mit größeren Hersteilungsschwierigkeiten verist als sie ein um einen Punkt schwenkbarer bietet Eine andere Möglichkeit für die P-Beseinstellung besteht in der Verwendung einer soiten Druckteilerschaltung, die jednch eine nicht are Kennlinie besitzt, so daß der jeweils eingestellte P-Bereich nicht über den ganzen Aussteuerbereich konstant ist.

Es ist des weiteren ein auf dem Prinzip einer Balgwaage beruhender Regler vorgeschlagen worden, der vier auf einer Grundplatte angeordnete Druckbälge enthält, die mit ihrem freien Ende an einem scheibenförmigen, parallel zur Grundplatte ausgerichteten Steuerglied befestigt sind. Das Steuerglied, das den einen Teil eines Düsen-Prallplatte-Abtastsystems bildet, ist von zwei in seiner Mittelzone angreifenden, senkrecht zueinander angeordneten Biegegliedern gehalten, von denen das eine aus einer am Rand ortsfest eingespannten Blattfeder oder Membran und das andere aus einem biegeelastischen Stab besteht, dessen eines Ende ebenfalls ortsfest verankert ist Die gegen die Stirnfläche des Steuergliedes gerichtete Düse sitzt auf einem konzentrisch um die Hauptachse der Einrichtung dreh- und feststellbaren Schwenkarm. Zwischen dem Steuerglied und der Grundplatte befinden sich auf Druck und Zug beanspruchbare Meßfedern sowie diesen zugeordnete Justierfedern. Auch bei einem solchen Regler treten bei der Konstruktion für die P-Bereichseinstellung Schwierigkeiten auf, und zwar hinsichtlich der ortsfesten Lagerung des um 90 Winkelgrade drehbaren Schwenkarmes.

Ein weiterer bekannter Regler umfaßt vier Druckumformer in Form von in Zylindern geführten Kugeln für den Istwert, den Sollwert und die Rückführwerte, die in einer Wirkungsebene mit sich in einem innerhalb des Reglers liegenden Punkt schneidenden Wirkungslinien im Gehäuse des Reglers angeordnet sind. Das Abtastsystem befindet sich auf einem topfförmigen Schwenkelement, das um seine durch den Wirkungslinienschnittpunkt gehende Längsachse drehbar am Gehäuse befestigt ist. Der Prallplattenteil besteht aus einem langgestreckten Biegestab, der mit einem Ende konzentrisch im topfförmigen Schwenkelement eingespannt ist und an seinem anderen Ende einen Zylinder trägt, der mit den Kugeln in Wirkverbindung steht.

Das Düsenteil sitzt in der Wand des topfförmigen Schwenkelements und ist auf den Biegestab gerichtet. Bei .einem derartigen Regler erübrigt sich die Kompensation unterschiedlicher Federeigenschaften und Abmessungen aufgrund der verwendeten Druckumformer. Eine Abhängigkeit der Empfindlichkeit des Reglers vom jeweiligen P- Bereich und eine Lastabhängigkeit ist jedoch nach wie vor in wenn auch vermindertem Umfang vorhanden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Regler zu schaffen, bei dem unterschiedliche Federeigenschaften und/oder Abmessungen der Druckkörper ohne Schwierigkeiten kompensiert werden können, die Empfindlichkeit möglichst unabhängig von dem jeweiligen P-Bereich und dem Aussteuerbereich ist und für die P-Bereichsemstellung nur konstruktiv einfache Mittel erforderlich sind
Diese Aufgabe wird bei dem Regler der eingangs be-

schriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Prallplatte über mindestens drei, auf ihrem Umfang verteilte, jeweils getrennt einstellbare Radialstützen am Steuerglied oder Schwenkelement befestigt ist und die auf die den Radialstützen abgewandte

Umfangsfläche der Prallplatte gerichtete Düse auf dem Sghwenkelement oder dem Steuerglied sitzt

Da sich der erfindungsgemäße Regler bezüglich der Beanspruchung der Druckkörper wie ein nach dem Drehmoment- oder Kraftvergleichsprinzip arbeitender

Regler verhält, läßt sich die Kompensation unterschiedflicher Federeigenschaften und/oder Abmessungen der Druckkörper ohne wesentliche Schwierigkeiten durchführen. Eine danach noch vorhandene Lastabhängigkeit und Abhängigkeit der Empfindlichkeit des Reglers vom

jeweiligen P-Bereich kann durch geeignete Wahl der Federeleastizität und der Abmessungen des Lagerstifts sowie des Abstandes zwischen Prallplatte bzw. Düsenaustrittsöffnung und Wirkungslinienschnittpunkt erreicht werden.

Die danach noch verbleibende Restabhängigkeit der Empfindlichkeit des Reglers vom P-Bereich und dem Ansteuerbereich kann durch verschieden starkes Krümmen des wirksamen Teils der Prallplatte mittels der einstellbaren Radialstützen in einfacher Weise vorgenommen werden, ohne daß eine Verminderung der Empfindlichkeit des Reglers auftritt

Um einen kompakten, raumsparenden Regleraufbau zu erhalten, empfiehlt es sich, die Prallplatte als Kreisringviertel auszubilden. Aus dem gleichen Grunde wer-

den am zweckmäßigsten anstatt vier Einzeldruckkörpern, beispielsweise Bälgen, zwei Differenzdruckkörper verwendet, von denen dem einen der 1st- und der Sollwert und dem anderen das positive und negative Rück führsignal zugeführt werden. Da bei einer Anordnung

^4S der beiden Differenzdruckkörper mit sich unter einem Winkel von 90° schneidenden Wirkungslinien sich in Grenzfällen ein instabiles Verhalten des Reglers einstellen kann, werden die beiden Differenzdruckkcrper am zweckmäßigsten so einander zugeordnet, daß ihre

beiden Wirkungslinien einen Winkel kleiner als ¹M", vorzugsweise einen Winkel von 85°, einschließen. Schließlich läßt sich aber auch bei Verwendung von vier F.in?eldruckkörpern, deren Wirkungslinien sich ungefähr rechtwinklig schneiden, ein kompakter Regler-

^S5 aufbau erzielen. Hierzu ist es lediglich erfoiderlich, die beiden Teile des Abtastsystems, also die Düse und die Prallplatte, und die Druckkörper in zwei verschiedenen, mit Abstand parallel übereinanderliegenden Ebenen anzuordnen und das Steuerglied länglich auszubilden. Am einen Ende des Steuergliedes greifen dann die vier Druckkörper an, und am anderen Ende in einer zur Wirkungsebene parallelen Ebene ist beispielsweise die Prallplatte und dieser gegenüber die Düse auf einem zur Wirkungsebene senkrechten Arm des Schwenkelements befestigt.

Zur Übertragung des Hubs oder der Auslenkung der beweglichen Teile der Druckkörper ist das Steuerglied bei einem Regler mit vier Druckkörpern am zweckmä-

ßigsten als Kreisscheibe ausgebildet, die konzentrisch zum Wirkungslinienschnittpunkt gelagert ist und an deren Umfang die beweglichen Teile der Druckkörper mittelbar oder unmittelbar anliegen. Der Vorteil einer solchen Ausführungsform besteht darin, daß keine Befestigungsmittel zur Verbindung von Steuerglied und Druckkörper benötigt werden. Dies wirkt sich unter anderem günstig auf die Montage aus. Werden andererseits nur zwei Differenzdruckkörper verwendet, eignet sich ein derartiger Aufbau wegen der dann ungenügenden Führung des Steuergliedes nicht mehr. Insbesondere in solchen und ähnlichen Fällen empfiehlt es sich, den beweglichen Teil jedes Druckkörpers mit einem Stößel zu versehen, der gelenkig mit dem freien Ende des Steuergliedes verbunden ist. Damit sind die '5 beweglichen Druckkörperteile und das Steuerglied in ihrer Lage zueinander eindeutig fixiert. Diese letzte Ausführungsform kann im übrigen auch bei Vorhandensein von vier oder mehr Einzeldruckkörpern verwendet werden.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 eine Aufsicht auf einen Regler und
F i g. 2 einen Schnitt durch den Regler der F i g. 1 entlang der Linie I-I.

Der Regler enthält zwei Differenzdruckkörper 1 und 2, die jeweils durch eine Membran 3 bzw. 4 in zwei Druckkammern 5 und 6 bzw. 7 und 8 unterteilt sind. Der Druckkammer 5 des Differenzdruckkörpers 1 wird der Istwert w und der Druckkammer 6 der Sollwert χ zugeführt, während die Kammern 7 und 8 des Differenzdruckkörpers 2 für die positive und negative Rückführung R+ und R- vorgesehen sind. Die beiden Membranen 3 und 4 tragen jeweils einen Stößel 9 bzw. 10, dessen Längsachse mit der Wirkungslinie des jeweiligen Differenzdruckkörpers zusammenfällt Die Differenzdruckkörper 1 und 2 sind in einer Wirkungsebene so am Gehäuse 11 des Reglers befestigt, daß sich ihre Wirkungslinien in einem innerhalb des Reglers liegenden Punkt 12 schneiden und einen Winkel, der kleiner als 90° ist, einschließen.

Die freien Enden der Stößel 9 und 10 sind am Umfang einer kreisförmigen, das Steuerglied bildenden Scheibe 13 gelenkig befestigt, die über einen federelastischen Stift 14 im Wirkungslinienschnittpunkt 12 in einem zylindrischen Ansatz 15 des Reglergehäuses 11 gelagert ist. Auf dem Ansatz 15 sitzt das dreh- und feststellbare Schwenkelement 16, dessen eine Kante in Form eines zum Drehpunkt 12 konzentrischen Kreisbogens mit einer Verzahnung 17 ausgebildet ist, die mit einem entsprechenden schwergängigen, von Hand verstellbaren Zahnrad 18 im Eingriff steht.

Zur Umformung der Positionsveränderung der als Steuerglied dienenden Scheibe 13 in ein Drucksignal y ist ein Abtastsystem 19 vorhanden, das aus einer Düse 20 und einer Prallplatte 21 besteht. Die Düse 20 ist dem Schwenkelemcnt 16 und die Prallplatte 21, die als Kreisringviertel ausgebildet ist, der Scheibe 13 zugeordnet Die Befestigung der Prallplatte 21 an der Scheibe 13 erfolgt mittels dreier, auf dem Umfang des Kreisringviertels verteilter Radialstützen 22. jede Radialstütze 22 besteht aus einem Gewindestift 23 mit einem Rechtsgewinde, der in die Prallplatte 21 eingeschraubt ist und einem in die Scheibe 13 eingeschraubten Gewindestift 24 mit einem Linksgewinde sowie einer Sechskantgewindehülse 25. Durch verschieden starkes Anziehen der einzelnen Gewindehülsen 25 läßt sich die gewünschte Krümmung der Prallplatte 21 einstellen.

Je nach Beschallung des Reglers mit Leitungen, Drosseln und Verstärkern kann dieser als Kaskadenrelais. Rechenrelais. P-Regler, PI-Regler oder HD-Regler betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

öffnungsquerschoitt der Düse dieses Systems steuert. Patentansprüche: derart, daß bei eisern bestimmten Weg des Steuerglie des ein diesem Weg ungefähr proportionales Drucksi-

1. Ortickmittelbetriebener Regler mit Druck- gnaj erzeugt wird. Dieser nach dem Wegvergleichs- -'". körpern for dem Ist-Wert, den Soll-Wert and die S prinzip arbeitende Regler, er wird als Kreuzbalgregler

i&dcfönrung, die in einer Wiifcungsebene mit bezeichnet, hat gegenüber den nach dem Drehmomentsich ia einem innerhalb des Reglern liegenden ^jer Kraftvergleichsprinzip arbeitenden Reglern den Punkt schneidenden Wirkungdinien am Gehäuse Vorteil daß für die P-Bereichseinstellung konstruktiv befestigt sind, und einem einen DflseateB und einen günstige Lösungen möglich sind. So ist bei den üekannkreisTingförmigen Prallplattentefl umfassenden iq ^_n Kreuzbalgreglern zur Einstellung des jeweils ge-Abtastsystem, dessen einer TeS einem dreh- und wünschten P-Bereiches lediglich ein dreh- und feststell- * feststellbar im Wirkungsliniensconittpunkt ^_{1 jm} wirkungslinienschnittpunkt am Reglergehäuse am Regle/gehäjise angelenkten Schwenkeleroent hingelenktes Schwenkelement erforderlich, das an sei- und dessen anderer Teil einem mit den Druck- _nem freien Ende die auf die Prallplatte gerichtete Düse körpern in Wirkverbindung stehenden, bewegbaren 15 trägt Ein erheblicher Nachteil dieser bekannten Regler Steuerglied zugeordnet ist, das über einen feder- besteht darin, daß bezüglich ihrer Federeigenschaften elastischen Stift im Wirkungslinienschnittpunkt ge- _un{j Abmessungen ausgewählte und zueinander passenlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß de Bälge verwendet werden müssen, da andernfalls der die Prallplatte {21) über mindestens drei, auf ihrem Aussteuerbereich bei jeweils einem bestimmten P-Be-Umfang verteilte, jeweils getrennt einstellbare 20 reich von Regler zu Regler verschieden groß ausfällt Radialstfltzen (22) am Steuerglied (13) oder _und dies einen betriebsmäßigen Einsatz der Regler er-Schwenkelement (16) befestigt ist und die auf die heblich behindern würde. An sich ist es theoretisch den Radialstützcn (22) abgewandte Umfangsfläche möglich. Abweichungen in der Federeigenschaft der Prallplatte (21) gerichtete Düse (20) auf dem und/oder Abmessungen der Bälge in gewissen Grenzen Schwenkelement (16) oder dem Steuerglied (13) *5 durch Verschwenken der Düse, also durch Verändern sitzt. des P-Bereiches bei gleichzeitiger Änderung des P-Be-

2. Druckmittelbetriebener Regler nach An- reich-Nullpunktes zu kompensieren. Dies bringt in der Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prall- Praxis jedoch solche Schwierigkeiten mii sich, daß das platte (21) aus einem Kreisringviertel besteht Auswählen von Bälgen gleicher Federeigenschaften

3. Druckmittelbetriebener Regler nach An- 30 _und Abmessungen wesentlich einfacher und billiger ist. Spruch 1 oder 2. mit vier Druckkörpern, deren Des weiteren ist bei diesen Reglern der P-Bereich last Wirkungslinien sich ungefähr rechtwinklig schnei- abhängig, die Empfindlichkeit des Reglers in den verden. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile schiedenen P-Bereichen also unterschiedlich groß. Die-(20, 21) des Abtastsystems (59) und die Druck- _ser unerwünschte Effekt wird bei einem bekannten körper in zwei verschiedenen mit Abstand parallel 35 Kreuzbalgregler dadurch zu biseitigcn versucht, daß übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind und der Winkel zwischen dem Istwertbalg und dem einen das Steuerglied (13) länglich ausgebildet ist Ruckführbalg etwas kleiner und der Winkel zwischen

4. Druckmittelbetriebener Regler nach einem der dem Sollwer'balg und dem anderen Rückführbalg et-Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der _was größer als 90° gewählt und das ringförmige bewegliche Teil (3,4) jedes Druckkörpers (1,2) mit 40 Steuerglied elastisch verformbar ausgebildet wird, der einem Stößel (9, 10) versehen ist der gelenkig mit _art daß der als Prallplatte wirksame Kreisbogen unter dem Steuergl.ed (13) verbunden ist dem Einfluß einer Regelabweichung in einen anderen

Kreisbogen übergeht, der zum Schwenkkreis der Düse

nahezu parallel verläuft. Abgesehen davon, daß die

45 Lastabhängigkeit nur vermindert und nicht vollständig

beseitigt werden kann, ist eine derartige Lösung kon-Die Erfindung bezieht sich auf einen druckmittel- struktiv ungünstig.

betriebenen Regler mit Druckkörpern für den Istwert Bei einem anderen bekannten, nach dem Wegver-

den Sollwert und die Rückführung, die in einer Wir- gleithsprinzip arbeitenden Regler, der aus drei oder kungsebene mit sich in einem innerhalb des Reglers lie- 5° _vjer Druckbälgen und einem Düsen-Prallplatte-System genden Punkt schneienden Wirkungslinien am Ge- besteht, deren Düse auf einem im Wirkungslinien -häuse befestigt sind, und einem einen Düsenteil und schn.ttpunkt der Bälge dreh- und feststellbar am Regeinen kreisringförmigen Prallplattenteil umfassenden lergehäuse angelenkten Schwenkelement sitzt und de-Abtastsystem, dessen einer Teil einem dreh- und fest ren als Viertelkreis ausgebildete Prallplatte an den bestellbar im Wirkungslinienschnittpunkt am Reglerge- 55 weglichen Teilen der Druckbälge befestigt ist. wird die häuse angelenkten Schwenkelement und dessen _ser unerwünschte Effekt dadurch zu beseitigen veranderer Teil einem mit den Druckkörpern in Wirkver- _sucht. daß die Prallplatte mittels Blattfedern, deren bindung stehenden, bewegbaren Sieuergleid züge- Querschnittslängsseiten jeweils in Richtung der Wirordnet ist. das über einen federelastischen Stift im Wir- kungslimen verlaufen, an den beweglichen Teilen der kungshnienschnmpunkt gelagert ist. 60 r>_uckbälge befestigt wird. Die Blattfedern weisen so-

Bei einem bekannten Regler sind in einer W.rkungs- _mj_t in Richtung der jeweiligen Wirkungshnie ein gro-Hfebene ein Islwertbalg, ein diesem gegenüberliegender ß_es Widerstandsmoment gegen Biegung, in Richtung Sollwertbalg und ein quer dazu angeordnetes Rück- etwa senkrecht auf die jeweiligen Wirkungslinien jeführbalgpaar angeordnet. Die Bälge sind jeweils an doch ein sehr geringes Widerstandsmoment gegen Bieeinem Ende am Reglefgehäuse befestigt und am ande- ⁶S gu_ng _mf_{t so} <j_aß zumindest der mittlere Teil der Prallren beweglichen Ende untereinander mit einem ring- platte unter dem Einfluß einer Regelabweichung in eine förmigen Steuerglied verbunden, das als Prallplatte Lage verschoben wird, in der sr wieder ungefähr paraleines Düsen-Prallplatte-Abtastsystetns dient und den |_e| _zum Schwenkkreis der Düse verläuft Damit kann