DE2063793C3 - Pneumatische Regeleinrichtung - Google Patents

Description

bildeten Tiefpaß.

Die Signale der Regclungsgrößen weisen in ihrem zeitlichen Verlauf oft periodische oder regellose

gelagert sein und mit der anderen Seite an einen verschiebbaren und an seinen äußeren Stirnseiten jeweils mit den Prallplatten versehen sein. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines mit einem Grenzwertschalter ausgerüsteten Regelkreises, F i g. 2 eine Ausführungsform des Grenzwertschal-35 ters mit einer Wippe, F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Grenzwertschalters mit zwei in einem Steuerrahmen angeordneten Druckbälgen und

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische F i g. 4 die diagrammartige Darstellung des Druck-

Regeleinricilitung mit einem dem Regler vorgcschal- 40 Verlaufes an den Steuerdüsen des Grenzwertschalters, teten, in Form eines Drossel-Speicher-Gliedes ausge- In der Fig. 1 wird das Signal .v des Istwertes der

Regelstrecke 1 entnommen und dem Tiefpaß-Glied 2 sowie dem Schalter 3 (Unterbrecher) zugeleitet. Am Ausgang des Tiefpasses 2 steht das gefilterte Signal χ

Schwankungen auf, die anzeigen, daß die eigent- 45 des Istwertes χ zur Verfügung für den Fall, daß der liehen Signale der Regelgrößen mit Störsignalen klci- Schalter 3 die das Tiefpaß-Glied 2 überbrückende ner Amplitude und hoher Frequenz überlagert sind. Leitung 4 unterbricht. Am Vergleicher 5 des Reg-Diese Störsignalc wirken sich nachteilig auf die Re- lers 6 liegen das Sollwertsignal vv und der Istwert χ gelung aus, besonders dann, wenn sie dem Regler an, wenn der Schalter 3 die Leitungen 4 verbindet, zugeleitet und von diesem verstärkt auf die Regel- 50
strecke weitcrgeleitet werden. Dies ist besonders
dann der Fall, wenn der Regler auf eine hohe Verstärkung (kleinen χ,,-Bereich) eingestellt ist und einen
D-Anteil aufweist.

Es ist bekannt, diese Nachteile zu vermeiden, in- 55 tes χ zum Vergleicher Ta des Grenzwertschalters 7 dem dem Regler ein Tiefpaß in Form eines Drossel- das Tiefpaßglied la anzuordnen, so daß der Grenz-Speicher-Gliedes vorgeschaltet wird. Dieses Tiefpaß- wertschalter 7 nach Maßgabe der Betragsdifferenz Glied wirkt als Filter und hält die stochastischen Stö- zwischen einem gefilterten Istwert χ und dem SoII-rungen, die dem Istwert χ überlagert sind, vom Reg- wert w schaltet. Es ist auch möglich, den gefilterten ler-Eingang fern. Diese Maßnahme kann jedoch 60 Istwert χ am Ausgang des Filters 2 abzugreifen und nicht verhindern, daß die in Form von »Spitzen« es dem Vergleicher Ta zuzuleiten, so daß der Filter auftretenden Störsignale dem Regler zugeleitet wer- la entfällt.

den und zu unerwünschten Regel reaktionen führen. In Fig. 2 ist das Tiefpaß-Glied 2 und je eine bei-

Es ist auch bekannt, den Regler mit einer Totzone spielhafte Ausführungsform des Schalters 3 und der zu versehen, so daß der Regler auf Regelabweichun- 65 Steuereinrichtung 7 dargestellt, gen, die innerhalb der Totzone liegen, nicht an- Das als Filter wirkende Tiefpaß-Glied 2 ist als

spricht. Mit dieser bekannten Maßnahme ist jedoch Drossel-Speicher-Glied ausgebildet und besteht aus der Nachteil verbunden, daß die Genauigkeit der dem Drosselwiderstand 8 und dem Speichervolu-

Der Ausgangsdruck y des Reglers 6 wirkt auf die Regelstrecke 1 ein. Der Schalter 3 wird von einer Steuereinrichtung 7 nach Maßgabe des Betrages der Regelabweichung x — w bzw. x—w betätigt. Es ist weiterhin vorgesehen, in die Zuleitung des Istwer-

men 9. Das an den Drosselwiderstand 8 angelegte Signal Istwert χ erscheint frei von Oberwellen am Ausgang des Speichers 9 als geglätteter Istwert x. Der Istwert χ ist über die Leitung 4 dem Druckraum 10 des Schalters 3 zugeleitet. Das Ventilkegel 11 schließt oder öffnet den Druckraum 10, so daß in r*er zum Regler 6 führenden Leitung Aa der gefilterte Istwert χ oder der Istwert A' wirksam ist.

Der Ventilkegel 11 wird von der mit dem Steuerdruck S beaufschlagten Stellmembrane 12 gegen die Kraft der Feder 13 betätigt. Der Steuerdruck S wird entnommen zwischen der Vordrossel 14 und den Auslaßdüsen 15 und 16. Die beiden Arme des drehbar gelagerten Hebels 17 steuern als Prallplatten den Luftstrom, der aus den Auslaßdüsen 15 und 16 austritt. Die Bodenstücke 18 und 19 der Federbälge 20 und 21 stützen sich auf den Hebel 17 ab. In Balg 20 wirkt der Sollwert w; im Balg 21 der Istwertdruck χ bzw. der gefilterte Istwertdruck χ.

Sind die Drücke w und χ bzw. χ in den Federbälgcn 20 und 21 gleich groß, sind auch die Abstände der Auslaßdüsen 15 und 16 zum Hebel 17 gleich groß, wenn die Wirkflächen der Federbälge 20, 21 und ihr Abstand zum Drehpunkt des Hebels 17 gleich groß sind. Die Abmessungen der Auslaßdüsen 15,16 und der Vordrossel 14, an die der Zuluftdruck ρ, angeschlossen ist, sind so gewählt, daß mit ein^r Neigung des Hebels 17 infolge unterschiedlicher Drücke in den Federbälgen 20 und 21, der Signaldruck S steigt. Das bedeutet, daß bei Druckgleichheit in den Federbälgcn 20, 21 der Steuerdruck 5 ein Minimum erreicht. Ein Druckunterschied in den Bälgen 20, 21 bewirkt gegen die Rückstellkräfte der Federbälge eine Drehung des Hebels 17. Damit verringert sich der Absland zwischen Hebel und einer Düse um den gleichen Betrag um den sich der Abstand zwischen Hebel und der anderen Düse vergrößert. Die Abmessungen der Auslaßdüsen und der Vordrosseln sowie der Abstand der Düsen 15 und 16 zum Hebel 17 bei Gleichheit der Drücke in den Federbälgen 20 und 21 sind so gewählt, daß der Druckanstieg des Steuerdruckes S, bedingt durch den kleineren Abstand des Hebels zu einer Düse, größer ist als der Druckabfali, der durch den größeren Abstand der anderen Düse zum Hebel verursacht wird. Da die Anordnung symmetrisch aufgebaut ist, ist der Anstieg des Steuerdruckes unabhängig vom Vorzeichen des Druckunterschiedes. Er hängt nur vom Betrag χ — w bzw. χ — w ab. Der gewünschte Verlauf des Steuerdruckes S tritt dadurch ein, daß die bekannte Kennlinie des Düsenprallplatten-Systems bei nur einer Auslaßdüse einen

ίο S-förmigen Verlauf hat, der einen Wendepunkt aufweist, und daß diese Kennlinie nicht symmetrisch zu diesem Wendepunkt verläuft.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung 7. Beiderseits des Steges 23 sind die Federbälge 20 a und 21a angeordnet. Die Bodenstücke dieser Federbälge stützen sich auf dem starren Rahmen 24 ab. Sie dienen außerdem als Prallplatten 25, 26, die die Auslaßdüsen 27, 28 aussteuern. Der Abstand mindestens einer der Auslaßdüsen 27, 28 ist durch den Gewindetrieb 29 einstellbar. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung nach F i g. 3 ist die gleiche wie die nach Fig. 2. Über eine in Fig. 2 nicht dargestellte Vordrossel wird Druckluft den Auslaßdüsen 26, 27 zugeleitet und strömt durch den dieser Düsen zu den Prallplatten gegen Atmosphäre ab. Der starre Rahmen sorgt dafür, daß eine Druckdifferenz in den Bälgen die Abstände der Prallplatten zu ihren Düsen sich um den gleichen Betrag ändern.
In Fig. 4 ist der an den Düsenprallplatten jeweils entstehende Druckverlauf aufgezeigt. Es ist daraus zu ersehen, daß bei einer Verschiebung des Steuerrahmens der F i g. 3 beispielsweise nach rechts, der Druck p., im rechten Arm der Zuführleitung stark ansteigt, im linken Arm dagegen nicht im gleichen Maß abfällt. Das ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die Druckverlaufskurven p, und p₂ einen Wendepunkt WP besitzen. Wird die Anordnung so getroffen, daß der Schnittpunkt O (S_x = S₂) beider Kurven unterhalb der Wendepunkte liegt, dann ist die Gewähr für die Funktion des Grenzwertschalters gegeben, der in Abhängigkeit vom Betrag der Abweichung (x — w) schaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Pneumatische Regeleinrichtung mit einem dem Regler vorgeschalteten und in Form eines Drossel-Speicher-Gliedes ausgebildeten Tiefpaß, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grenzwertschalter (3) vorgesehen ist, der das

Regelung im stationären Zustand nachteilig beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese nachteiligen Auswirkungen der bekannten Maßnahmen zu vermeiden und eine schnell ansprechende Regeleinrichtung zu schaffen, die trotzdem von Störsignalen unbeeinflußt bleibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Grenzwertschalter vorgesehen ist, der

Tiefpaß-Glied (2) in Abhängigkeit des Betrages

der Regelabweichung (x—w) bzw. (x—w) über- 10 das Tiefpaßglied in Abhängigkeit des Betrages der

brückt. Regelabweichung (x — w) bzw. (x — w) überbrückt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch Die vorteilhafte Wirkung dieser Maßnahme be-

gekennze.ichnet, daß der Grenzwertschalter (3) steht darin, daß Regelabweichungen, die ein bemit zwei Druckbälgen (20, 21) versehen ist, die stimmbares, einsteilbares Maß überschreiten, unverjeweils vom Istwert χ bzw. vom Sollwert vv be- 15 zögert dem Regler zugeleitet werden und daß im aufschlagt sind und gleichzeitig aber gegensinnig stationären Zustand die Genauigkeit der Regelung

nicht beeinträchtigt wird.

Der Grenzwertschalter kann vorteilhaft mit zwei

Druckbälgen versehen sein, die jeweils vom Istwert

je eine mit einer Düse (27, 28) (15, 16) zusammenwirkende Prallplatte (25, 26) (17) verschieben.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch 20 bzw. vom Sollwert beaufschlagt sind und gleichzeitig, gekennzeichnet, daß die beiden Druckbälge (20, aber gegensinnig je eine mit einer Düse zusammen-21) auf eine Wippe (17) einwirken, deren Dreh- wirkende Prallplatte verschieben.

punkt zwischen den Bälgen und den von ihnen Die beiden Druckbälge können dabei entweder auf

gesteuerten Düsen-Prallplatten liegt. eine Wippe einwirken, deren Drehpunkt zwischen

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch 25 den Bälgen liegt, oder sie können einseitig ortsfest kiht dß di bid Dkbäl (20 lt i und mit der anderen Seite an eine

gekennzeichnet, daß die beiden Druckbälge (20, 21) einseitig ortsfest gelagert und fluchtend zueinander innerhalb eines verschiebbaren und an seinen Stirnseiten mit den Prallplatten ausgerüsteten Steuerrahmens (24) angeordnet sind.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Istwertzuführung zu einem der Steuerbälge ein zusätzlicher Tiefpaß (la) angeordnet ist.