DE2234303A1

DE2234303A1 - PNEUMATIC REGULATOR

Info

Publication number: DE2234303A1
Application number: DE2234303A
Authority: DE
Inventors: Pierre Bertrand; Maurice Nony
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1973-01-25
Also published as: ES404684A1; FR2150570B1; BE785213A; IT959945B; FR2150570A1; NL7209526A; US3814119A; GB1397966A

Description

Dipl.-Ing. Egon PrinzDipl.-Ing. Egon Prince

Dr. Gertrud Häuser ·οοο M.«h„ βα, 11. Juli 1972Dr. Gertrud Häuser · οοο M. «h“ βα, July 11, 1972

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser ^₀,,,.,,,,,,,. ifDipl.-Ing. Gottfried Leiser ^ ₀ ,,,. ,,,,,,,. if

PatentanwältePatent attorneys

Talegramm6t labyrinth MOnchenTalegramm6t labyrinth Munich

Telefon: 83 15 10 Postscheckkontos MOnchen 117078Telephone: 83 15 10 Postal check account in Munich 117078

Compteurs Schlumberger
12 Place des Etats-UnisCompteurs Schlumberger
12 Place des Etats-Unis

92 - HONTROUGE /Frankreich92 - HONTROUGE / France

Unser Zeichen; G 2922XOur sign; G 2922X

Pneumatischer ReglerPneumatic regulator

Die Erfindung betrifft pneumatische Regler, die für ' ' verschiedene industrielle Prozeßregelungeri verwende-t' _ · ■ werden. . 'The invention relates to pneumatic regulators that are used for '' various industrial process controls use t '_ · ■ will. . '

Solche Apparate bilden aus zwei pneumatischen Signalen, nämlich einem Istwertsignal M und einem' Sollwertsignal G, ein Ausgangssignal, das dazu dient, den Prozeß, im allgemeinen über ein Ventil, zu steuern. Sie werden mit Druckluft mit einem Druck in der Größenordnung von 1,4 Bar gespeist. Die üblichen Druckregler sind sogenannte PI-Regler mit Proportional- und Integralwirkung, oder auch PID-Regler mit Proportional-, Integral- und Differentialwirkung. Die zuletzt genannten Regler haben die Form von Balgenreglern, im allgemeinen mit Differentialwirkung hinsichtlich der Regelabweichung, oder Regler mit Membranstapeln mit DifferentialwirkungSuch devices form from two pneumatic signals, namely an actual value signal M and a 'setpoint signal G, an output signal used to control the process, in general via a valve to control. They are powered by compressed air at a pressure on the order of 1.4 bar fed. The usual pressure regulators are so-called PI regulators with proportional and integral action, or PID controllers with proportional, integral and differential effects. The latter regulators have the form of bellows regulators, generally with differential action with regard to the control deviation, or controllers with membrane stacks with differential action

Lei/Gi 209&&4/T02GLei / Gi 209 && 4 / T02G

hinsichtlich, des Istwerts. Im ersten FaIl enthalten sie eine einzige PID-Stufe und einen Strömungsverstärker (Strömungsrelais oder Pilotrelais). Im zweiten Fall enthalten sie eine getrennte D-Stufe, eine PI-Stufe und einen Strömungsverstärker, der dem vorhergehenden analog ist.with regard to the actual value. Included in the first case they have a single PID stage and a flow amplifier (flow relay or pilot relay). Included in the second case they have a separate D-stage, a PI-stage and a flow amplifier, which is analogous to the previous one is.

■Die Balgenregler sind im allgemeinen durch-eine Anordnung von vier Balgen gebildet, die zu einer Kräftewaage oder einer Verstellwegwaage zusammengebaut sind. Die Einstellung des Proportionalbereichs erfolgt mechanisch (Änderung des Hebelarms der Waage). Die Differentialwirkung wird durch eine Zeitkonstante in der Gegenkopplung erhalten, und die Integralwirkung durch eine Zeitkonstante in der Mitkopplung.■ The bellows regulators are generally by-one arrangement formed by four bellows that are assembled to form a force balance or a displacement balance. the The proportional range is set mechanically (change of the lever arm of the balance). The differential action is obtained by a time constant in the negative feedback, and the integral effect by a time constant in the positive feedback.

Die Regler mit Membranstapel sind durch einen ersten Stapel von zwei Membranen gebildet, der drei Kammern definiert und-eine Differenzialwirkung mit begrenzter . Verstärkung ergibt, und durch einen symmetrischen zweiten Stapel von drei Membranen, der vier Kammern definiert und eine Proportional- und Integralwirkung ergibt. Diese vier Kammern empfangen das korrigierte Istwertsignal M¹ (bzw. im Fall eines einfachen PI-Reglers das Istwertsignal M), das Sollwertsignal 0, das Gegenkopplungssignal und das Mitkopplungssignal. Die Einstellung des Proportionalbereichs erfolgt hier pneumatisch. Sie geschieht durch eine Einstellung der Mitkopplung mit. Hilfe eines Druckteilers, der zwischen dem Ausgangsdruck und dem mit Hilfe eines pneumatischen Nachbilders mit dem Verstärkungsfaktor 1:1 nachgebildeten Integraldruck (verzögerten Ausgangsdruck) angeschlossen ist. Dieser pneumatische Nachbilder ist so angeordnet, daß er den Einfluß der Einstellung des Proportionalbereichs auf die Einstellung der Integrationszeit unterdrückt.The regulators with membrane stacks are formed by a first stack of two membranes, which defines three chambers and a differential effect with limited. Reinforcement results, and by a symmetrical second stack of three membranes defining four chambers and giving a proportional and integral action. These four chambers receive the corrected actual value signal M ¹ (or, in the case of a simple PI controller, the actual value signal M), the setpoint signal 0, the negative feedback signal and the positive feedback signal. The proportional range is set pneumatically here. It happens by setting the positive feedback. With the help of a pressure divider, which is connected between the output pressure and the integral pressure (delayed output pressure), which is simulated with the aid of a pneumatic replicator with a gain factor of 1: 1. This pneumatic afterimage is arranged in such a way that it suppresses the influence of the setting of the proportional range on the setting of the integration time.

2 ü ü ü 8 4 / I 0 2 02 ü ü ü 8 4 / I 0 2 0

Diese Regler mit Membranstapel sind zwar bereits fortschrittlicher, als die Balgenregler, weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie ziemlich kompliziert sind und demzufolge einen verhältnismäßig großen Raumbedarf haben und einen hohen Herstellungspreis, ergeben.These regulators with a diaphragm stack are more advanced than the bellows regulators, but they have have the disadvantage that they are rather complicated and consequently require a relatively large amount of space and have a high manufacturing price.

Das Ziel der Erfindung ist insbesondere die Vermeidung der zuvor erwähnten Nachteile durch Schaffung eines PI-Reglers oder PID-Reglers mit Differentialwirkung hinsichtlich des Istwerts in miniaturisierter Ausführung mit einem Herstellungspreis, der beträchtlich unter demjenigen der Membranstapelregler liegt.The aim of the invention is in particular to avoid the aforementioned drawbacks by creating a PI controller or PID controller with differential effect with regard to the actual value in miniaturized design with a manufacturing price which is considerably lower than that of the membrane stack regulators.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, die Membranstapel durch Kräftewaagen mit dichtem Waagebalken mit zwei oder vier Kammern zu ersetzen. Eine solche Waage 1st im wesentlichen durch eine nachgiebige Membran gebildet, die zwischen zwei Metallplatten eingeklebt ist, ..die so ausgeschnitten ist, daß ihr . Mittelteil, der den Waagebalken bildet, mit dem Umfangsteil der Platten durch zwei als Gelenke dienende Zungen verbunden ist, wobei die aus den Platten und den Membranen gebildete Anordnung zwischen zwei Flanschen unter Einfügung von ausgeschnittenen Gummidichtungen derart eingeklemmt ist, daß ein Sys'tera mit zwei oder vier Kammern gebildet wird.The invention is based essentially on the idea that the membrane stacks by force balances with a dense balance beam to replace with two or four chambers. Such a balance is essentially formed by a flexible membrane that is sandwiched between two metal plates is glued in, ..that is cut out so that you. Middle part, which forms the balance beam, with the peripheral part of the plates by two serving as hinges Tongues is connected, the arrangement formed from the plates and the membranes between two flanges with the insertion of cut out rubber seals is clamped in such a way that a Sys'tera with two or four chambers is formed.

Nach d~er Erfindung ist ein pneumatischer Regler mit wenigstens zwei Wirkungen, nämlich einer Proportionalwirkung und einer Integralwirkung, gekennzeichnet durch eine Waage mit dichtem Waagebalken, der vier Kammern enthält, welche die Proportionalwirkung und die Integralwirkung ergibt, eine Waage mit dichtem Waagebalken mit zwei Kammern, welche die Funktion eines Strömungs-According to the invention, a pneumatic controller is included at least two effects, namely a proportional effect and an integral effect, characterized by a balance with a dense balance beam, which contains four chambers, which have the proportional action and the integral action results in a balance with a dense balance beam with two chambers, which has the function of a flow

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relais ohne dauernde Leckage ausübt, und durch eine Druckwaage mit zwei Kammern, die zur Nachbildung des Integraldrucks dient, wobei insbesondere die erste Waage durch einen starren, auf eine Membran aufgeklebten Waagebalken gebildet ist.relay without permanent leakage, and by a pressure compensator with two chambers, which are used to simulate the Integral pressure is used, in particular the first balance by a rigid, glued to a membrane Balance beam is formed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing. Show in it:

Fig. 1 das Prinzipschema der Differentialstufe eines PID-Reglers,1 shows the principle diagram of the differential stage of a PID controller,

Pig. 2 das Prinzipschema der PI-Stufe mit ihrem Strömungsrelais, ihrem Integraldrucknachbilder und ihrem Druckteiler,Pig. 2 the principle diagram of the PI stage with its flow relay, its integral pressure replica and your print divider,

Fig. 3 eine Gesamtansicht eines PID-Reglers nach der Erfindung,3 shows an overall view of a PID controller according to the invention,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 3,Fig. 4 is a section along the line A-A of Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Gelenkverbindung entlang der Linie B-B von Fig. 3>Fig. 5 is a sectional view of an articulated connection along the line B-B of Fig. 3>

Fig. 6 eine auseinandergezogene Darstellung des Strömungsrelais, 6 shows an exploded view of the flow relay,

Fig. 7 eine Schnittansicht eines dichten Waagebalkens entlang der Linie X-X von Fig. 6FIG. 7 is a sectional view of a tight balance beam along the line X-X of FIG. 6

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von Fig. 6,Fig. 8 is a sectional view taken along line C-C of Fig. 6;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Gelenkverbindung eines Waagebalkens (Ausschnitt D aus Fig. 6),9 shows a perspective view of the articulated connection of a balance beam (section D from FIG. 6),

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Fig. 10 eine Schnittansicht eines pneumatischen ii'instellknopfes, 10 shows a sectional view of a pneumatic adjustment button,

Pig. 11 eine auseinändergezogene Darstellung der PI-Stufe undPig. 11 is an exploded view of the PI stage and FIG

Pig. 12 eine auseinandergezogene Darstellung der Differentialstufe,Pig. 12 is an exploded view of the differential stage;

Pig. 1 zeigt die Gesamtanordnung einer Kräftewaage mit einem dichten Waagebalken mit seinen vier Kammern a, b, c, d. Die Kammer b empfängt das Istwertsignal M; die Kammer d empfängt das Ausgangssignal (korrigierte Istwertsignal) M'j die Kammern a und· c empfangen das Ausgangssignal M¹ nach Verzögerung durch eine Zeitkonstante die durch ein System mit einem einstellbaren Widerstand I und einer Kapazität C^ gebildet ist. Das Signal M^f wird in der Kammer d^- durch eine steuerbare Düse B erzeugt, welche.den Speisedruck P^ über eine Drossel C^ empfängt." Die übertragungsfunktion der"Differentialstufe ist durch die folgende Gleichung gegeben:Pig. 1 shows the overall arrangement of a force balance with a dense balance beam with its four chambers a, b, c, d. The chamber b receives the actual value signal M; the chamber d receives the output signal (corrected actual value signal) M'j the chambers a and · c receive the output signal M ¹ after a delay by a time constant which is formed by a system with an adjustable resistance I and a capacitance C ^. The signal M ^f is generated in the chamber d ^- by a controllable nozzle B, which receives the feed pressure P ^ via a throttle C ^. "The transfer function of the" differential stage is given by the following equation:

M' 1 + OKM '1 + OK

M 1 + T^p/kM 1 + T ^ p / k

darin ist T, die Zeitkonstante R^·^» und ρ ist die laplace-Yariable der Übertragungsfunktion,where T is the time constant R ^ · ^ »and ρ is the laplace-Yariable of the transfer function,

Pig. 2 zeigt eine Kraftwaage mit dichtem Waagebalken mit vier Kammern a·, b', c¹, d¹. Die Kammer a¹ empfängt das Sollwertsignal C, und die Kammer b¹ empfängt das korrigierte Istwertsignal H¹ (oder das Istwertsignal M im Pail eines PI-Reglers ohne Differentialwirkung).Pig. 2 shows a force balance with a dense balance beam with four chambers a ·, b ', c ¹ , d ¹ . Chamber a ¹ receives the setpoint signal C, and chamber b ¹ receives the corrected actual value signal H ¹ (or the actual value signal M in the Pail of a PI controller without differential action).

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Ein schematisch gestrichelt angedeuteter Wechselschalter ermöglicht die Umkehrung der Wirkungsrichtung des Reglers. Die Kammer d' empfängt das Ausgangssignal S in Gegenkopplung, und die Kammer c¹ empfängt den Mitkopplungsdruck P¹, der durch die folgende Gleichung definiert ist:A changeover switch, indicated schematically by dashed lines, enables the direction of action of the controller to be reversed. The chamber d 'receives the output signal S in negative feedback, and the chamber c ¹ receives the positive feedback pressure P ¹ , which is defined by the following equation:

1 P' = pS + (1-p)S 1 P '= pS + (1-p) S

darin ist T. die Integrationszeitkonstante, die durch ein System mit einem einstellbaren Widerstand R. und einer Kapazität 0. bestimmt ist, und ρ ist ein Koeffizient, der mit Hilfe eines einstellbaren Widerstands R. zwischen 0 und 1 einstellbar ist.where T. is the integration time constant, which is determined by a system with an adjustable resistor R. and a capacitance 0. is determined, and ρ is a coefficient which can be determined with the help of an adjustable resistor R. can be set between 0 and 1.

Der Ausgangsdruck P der steuerbaren Düse B¹, die den Druck P. über einen Widerstand G^ empfängt, wird demThe output pressure P of the controllable nozzle B ¹ , which receives the pressure P. through a resistor G ^, is the

Ja.Yes. ·· JJ ■ .■. ■■

Eingang des Stromungsrelais D zugeführt, das dann einen Druck S liefert, für den gilt:The input of the flow relay D is supplied, which then supplies a pressure S for which the following applies:

S = (P - 0,2) BarS = (P - 0.2) bar

Dieser Ausgangsdruck wird in die Kammer d¹ eingebracht. Die Düse B¹' arbeitet daher unter einem konstanten Differenzdruck von 0,2 Bar. Der Integraldruck P. wird durch das von dem System R₁-C* mit de^ Zeitkonstante I. gefilterte Ausgangssignal erhalten:This output pressure is introduced into chamber d ¹ . The nozzle B ¹ 'therefore works under a constant differential pressure of 0.2 bar. The integral pressure P. is obtained from the _{output signal filtered by the system R 1} -C * with the time constant I.

P. =P. =

1. +1. +

Dieser Druck Έ- wird mit sehr großer Genauigkeit mit durch einen pneumatischen Nachbilder R nachgebildet,This pressure Έ- is reproduced with a very high degree of accuracy using a pneumatic replica R,

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der eine sehr nachgiebige Membran m und eine steuerbare Düse B¹¹ enthält, die den Druck P. über den Widerstand C₀ empfängt. Es gilt also: .which contains a very flexible membrane m and a controllable nozzle B ¹¹ which receives the pressure P. via the resistor C _0. The following applies:.

Der Druckteiler wird von dem Festwiderstand C. und dem einstellbaren Widerstand R., gebildet. Dieser Druckteiler ist zwischen den Drücken S und P'. angeschlossen. Sein Ausgangsdruck P¹ ist durch die folgende Beziehung gegeben: The pressure divider is of the fixed resistor C. and the adjustable resistor R. This pressure divider is between pressures S and P '. connected. Its outlet pressure P ¹ is given by the following relationship:

C, R₁-pi _ 3: s + L_ pi .C, R ₁ -pi _ 3: s + L_ pi.

R₊C R + CR ₊ CR + C

mit P¹ =pS■ + (1 - ρ) Ρ'_± with P ¹ = pS ■ + (1 - ρ) Ρ ' _±

Die Übertragungsfunktion der ganzen Anordnung lautet also: · ■ .··.·.. · .The transfer function of the whole arrangement is thus: · ■. ··. · .. ·.

M¹ - C 1 - ρ T₁PM ¹ - C 1 - ρ T ₁ P

In Pig. 3 und in den folgenden Figuren ist eine praktische Ausführung des beschriebenen PID-Reglers dargestellt. In Pig. 3 and in the following figures is a practical one Execution of the described PID controller shown.

Fig. 3, 4 und 5 zeigen den gesamten Aufbau eines PID-Reglers, der dadurch gebildet ist, daß eine Stufe mit Differentialwirkung zu einer Stufe 2 mit Proportional- und Integralwirkung hinzugefügt ist. Die mechanische Verbindung der beiden Stufen erfolgt durch Schrauben 3, und die pneumatischen Verbindungen sind durch löcher 4 gebildet, die durch Dichtungsringe 5 abgedichtet sind.3, 4 and 5 show the entire structure of a PID controller which is formed by having a stage with differential effect to a level 2 with proportional and integral action is added. The mechanical Connection of the two stages is made by screws 3, and the pneumatic connections are formed by holes 4 which are sealed by sealing rings 5.

8^/10208 ^ / 1020

Der PI-Regler enthält drei Formteile 6, 7 und 8, einen pneumatischen Wechselschalter 9> einen Einstellknopf 10 für die Proportionalwirkung, einen Einstellknopf 11 für die Integralwirkung, zwei Membranwaagebalken 12 und 13 und Anschlußstutzen 14 für die pneumatischen Eingangs-, Ausgangs- und Speiseanschlüsse.The PI controller contains three molded parts 6, 7 and 8, a pneumatic changeover switch 9> an adjustment knob 10 for the proportional action, a Adjustment knob 11 for the integral action, two diaphragm balance beams 12 and 13 and connecting piece 14 for the pneumatic input, output and supply connections.

Der Membranwaagebalken 12 ist durch Schrauben 15 zwischen den Teilen 6 und 7 eingeklemmt. Das Zusammendrücken dieser Anordnung wird durch Vorsprünge 16 von genau bestimmter Höhe begrenzt, die an dem Teil 6 angeformt sind und jeweils eine der Schrauben 15 umgeben. In gleicher Weise wird der Membranwaagebalken 13 zwischen den Teilen 7 und 8 durch Schrauben 17 eingeklemmt, wobei das Zusammendrücken dieser Anordnung durch Vorsprünge 1.8 .begrenzt .ist.The diaphragm balance beam 12 is clamped between the parts 6 and 7 by screws 15. The squeezing this arrangement is limited by projections 16 of precisely defined height, which are formed on the part 6 are and each surround one of the screws 15. In the same way, the diaphragm balance beam 13 is between the parts 7 and 8 clamped by screws 17, the compression of this assembly limited by projections 1.8. is.

Die Stufe 1 ist durch zwei Formteile 19 und 20 gebildet, zwischen denen ein Membranwaagebalken 21 mittels Schrauben 22 eingeklemmt ist. Auch hier ist wieder das Zusammendrücken der Anordnung durch Vorsprünge 23 begrenzt. Ein Einstellknopf 24 ermöglicht die Einstellung des Wertes der Differentialwirkung.The stage 1 is formed by two molded parts 19 and 20, between which a diaphragm balance beam 21 by means Screws 22 is pinched. Here, too, the arrangement is pressed together by projections 23 limited. An adjustment knob 24 enables the value of the differential action to be set.

Fig. 6, 7» 8 und 9 zeigen die Einzelheiten des Strömungsrelais. Die Kammer 25 des Formteils 7 empfängt den Eingangsdruck. Dieser wirkt auf den Membranwaagebalken 13, der zwischen den Teilen 7 und 8 durch gleiche, aus Gummi ausgeschnittene Dichtungen 26 und 27 eingeklemmt gehalten wird. Die Vorsprünge 18 gehen durch die Dichtungen 26 und 27 sowie durch den Membranwaagebalken 13 hindurch; ihre Höhe ist so bemessen, daß sie das richtige Zusammendrücken der Dichtungen gewährleisten. Die Kammer 2b empfängt den Ausgangsdruck des Strömungsrelais.Figures 6, 7, 8 and 9 show the details of the flow relay. The chamber 25 of the molded part 7 receives the input pressure. This acts on the diaphragm balance beam 13, which is made of rubber between the parts 7 and 8 by the same cut out seals 26 and 27 is held clamped. The projections 18 go through the seals 26 and 27 and through the diaphragm balance beam 13; their height is dimensioned so that they have the correct compression ensure the seals. Chamber 2b receives the output pressure of the flow relay.

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Der Membranwaagebalken 13 ist durch eine nachgiebige Membran 29 gebildet, die zwischen zwei ausgestanzten Blechen 30 und 31 eingeklebt ist. Die Schnittforra der beiden Bleche ist gleich, aber ihre Dicke ist verschieden. Das Blech 30 ist dünn und hat eine konstante Dicke. Das Blech 31 ist dick und weist zwei bearbeitete Abschnitte 32 und 33 auf, wobei diese schmalen und verjüngten Abschnitte als biegsame Gelenkverbindung dienen. Die ganze Anordnung verhält sich wie ein starrer Waagebalken 34> der um die Achse X-X in auf den Außenrand gelenkig gelagert ist. Die Dichtungen 26 und 27 sind über ihren ganzen Außenrand durch die Teile 7 und 8 sowie entlang der Achse X-X durch die als Schneiden dienenden Abschnitte 36 und 37 eingeklemmt.The diaphragm balance beam 13 is flexible by a Membrane 29 is formed, punched out between two Sheets 30 and 31 is glued. The cut shape of the two sheets is the same, but their thickness is different. The sheet 30 is thin and has a constant thickness. The sheet 31 is thick and has two machined Sections 32 and 33, these narrow and tapered sections serving as a flexible articulated connection. The whole arrangement behaves like a rigid balance beam 34> which is articulated around the axis X-X on the outer edge. The seals 26 and 27 are over its entire outer edge through the parts 7 and 8 and along the axis X-X through the as cutting serving sections 36 and 37 pinched.

Die Schnittansieht entlang der Achse X-X (Fig. 7) ^: zeigt, daß die Schneiden 36 und 37 um eine .Strecke Y über die ebenen Dichtungsflächen der Teile 7 und 8 hinausragen. Diese Verstärkung Y gewährleistet ein kräftigeres Zusammendrücken der Dichtungen 26 und 27 entlang der Achse X-X als entlang der übrigen Fläche. Die Schneide 36 weist zwei Ausbuchtungen 38 und 39 auf, die dazu bestimmt sind, die Dichtungswirkung der Dichtung 26 in den bearbeiteten Abschnitten 32 und 33 des dicken Blechs 31 aufrecht zu erhalten.The sectional view along the axis XX (FIG. 7) ^: shows that the cutting edges 36 and 37 protrude by a distance Y beyond the flat sealing surfaces of the parts 7 and 8. This reinforcement Y ensures a more forceful compression of the seals 26 and 27 along the axis XX than along the rest of the surface. The cutting edge 36 has two bulges 38 and 39 which are intended to maintain the sealing effect of the seal 26 in the machined sections 32 and 33 of the thick sheet metal 31.

Das Strömungsrelais ist ohne Dauerleckage mit doppeltem Einlaß- Auslaß-Ventil ausgebildet (Fig. 8), Der Einlaß des Speisedrucks erfolgt über eine Kammer 41·Eine kleine Feder 42 hält das Ventil 40 in der Ruhestellung auf dem Einlaßventilsitz 43. Der Auslaß zur Atmosphäre erfolgt über einen Ventilsitz 44» der auf den Waagebalken 34 aufgelötet ist, der eine Auslaßnut 45 aufweist, die bei 46 in die Atmosphäre mündet. Eine Feder 47 gewährleitet einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischenThe flow relay is without permanent leakage with double Inlet-outlet valve formed (Fig. 8), the inlet of the feed pressure takes place via a chamber 41 · A small one Spring 42 holds the valve 40 in the rest position on the Inlet valve seat 43. The outlet to the atmosphere takes place via a valve seat 44 on the balance beam 34 is soldered, which has an outlet groove 45 which opens at 46 into the atmosphere. A spring 47 ensures a substantially constant distance between

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dem in der Kammer 28 herrschenden Ausgangsdruck S und dem Eingangsdruck P. Es gilt etwa:the outlet pressure S prevailing in the chamber 28 and the inlet pressure P. The following applies approximately:

S = (P - 0,2) Bar Das Strömungsrelais arbeitet in folgender Weise:S = (P - 0.2) bar The flow relay works in the following way:

Wenn der Eingangsdruck P zunimmt, bewegt sich der bei X-X gelenkige Waagebalken 34 nach oben, und er öffnet -den Einlaß. Dies ermöglicht die Zunahme des Drucks S, bis die auf den Waagebalken 34 einwirkende, von der Druckdifferenz (P-S) stammende Kraft mit der Kraft der Feder 47 im Gleichgewicht ist. Dann wird der Einlaß geschlossen.When the inlet pressure P increases, it moves at X-X hinged balance beam 34 up and it opens the inlet. This allows the pressure S to increase, until the force acting on the balance beam 34 from the pressure difference (P-S) with the force of the Spring 47 is in equilibrium. Then the inlet is closed.

Wenn umgekehrt der Eingängsdruck P abnimmt, geht der · .Waagebalken 34 nach unten, und er öffnet den Auslaß, wodurch der Druck S verringert wird, bis der Gleichgewichtszustand wieder erreicht ist.Conversely, when the inlet pressure P decreases, the . Balance beam 34 down, and it opens the outlet, whereby the pressure S is reduced until equilibrium is reached again.

Fig. 6 zeigt auch den Wechselschalter. Er ist' durch ein Formteil 9 gebildet, das zwei Kanäle 48 und 49 aufweist und unter Einfügung einer ausgeschnittenen Dichtungsplatte 50 mit Hilfe einer Schraube 51 auf das Teil 7 gepreßt wird.Fig. 6 also shows the changeover switch. He's through a molded part 9 is formed, which has two channels 48 and 49 and with the insertion of a cut out Sealing plate 50 is pressed onto part 7 with the aid of a screw 51.

Das Teil 7 hat vier Löcher 52, 53, 54, 55, die den löchern der Dichtungsplatte 50 gegenüberliegen. Das Iioch 52 steht in Verbindung mit dem Istwertsignal (bzw. im Fall eines PID-Reglers mit dem korrigierten Istwertsignal), das Loch 53 steht in Verbindung mit dem Sollwertsignal. Die Löcher 54 und 55 stehen mit der Istwertkammer bzw. mit der Sollwertkammer des Reglers in Verbindung. Bei der gezeigten Stellung des Teils 9 wird das Istwertsignal in die IstwerkamraerThe part 7 has four holes 52, 53, 54, 55 which lie opposite the holes in the sealing plate 50. That Ioch 52 is in connection with the actual value signal (or in the case of a PID controller with the corrected Actual value signal), the hole 53 is connected to the setpoint signal. The holes 54 and 55 are with the actual value chamber or with the setpoint chamber of the controller in connection. In the position shown of part 9 is the actual value signal in the actual workamraer

:*..:; &S98 84/1020: * ..:; & S98 84/1020

und. das S ollwert signal in die Sollwertkammer des PI-Reglers eingelassen (direkte Stellung). Das Teil 9 braucht nur um 90° gedreht zu werden, um zu erreichen, daß die Kanäle 48 und 49 das Istwertsignal mit der Sollwertkammer und das Sollwertsignal mit der Istwertkammer in Verbindung bringen (umgekehrte Stellung).and. the setpoint signal is let into the setpoint chamber of the PI controller (direct position). Part 9 only needs to be rotated 90 ° to achieve that the channels 48 and 49 the actual value signal with the Bring the setpoint chamber and the setpoint signal into connection with the actual value chamber (reverse position).

Fig. 11 zeigt .die PI-Stufe. Sie enthält ein Formteil 6, einen zwischen zwei gleichen, aus Gummi ausgeschnittenen Dichtungen 56 und 57 eingeklemmten Membranwaagebalken und ein weiteres Formteil 7.Fig. 11 shows the PI stage. It contains a molded part 6, a diaphragm balance beam clamped between two identical seals 56 and 57 cut out of rubber and a further molded part 7.

Wie zuvor ist der Membranwaagebalken 12 durch eine nachgiebige Membran 58 gebildet, die zwischen zwei ausgestanzten Blechen gleicher Form eingeklebt ist, nämlich einem dünnen Blech 59 und einem dicken Blech Die· schmalen und verjüngten Abschnitte 98 und 99 dienen als Gelenke für den Waagebalken 63. Diese beiden Abschnitte sind durch Bearbeitung in dem dicken Blech in analoger Weise wie bei der Darstellung von Fig. 9 gebildet, damit die Steifigkeit der Gelenkverbindung verringert wird. Die Schneiden 61 und 62 der Formteile und 6 sind den zuvor beschriebenen gleich, doch sind an den Teilen 6 und 7 Vorsprünge 65 (Fig. 5) vorgesehen, um zu verhindern, daß die dünnen Abschnitte 63 und 64 der Dichtungen 56 und 57 seitlich verrutschen.As before, the diaphragm balance beam 12 is formed by a resilient diaphragm 58, which is between two punched sheets of the same shape is glued, namely a thin sheet 59 and a thick sheet The narrow and tapered sections 98 and 99 are used as joints for the balance beam 63. These two sections are machined in the thick sheet metal formed in a manner analogous to the illustration of FIG. 9, so that the rigidity of the articulated connection is decreased. The cutting edges 61 and 62 of the molded parts 6 and 6 are the same as those previously described, but are on the parts 6 and 7 projections 65 (Fig. 5) are provided to prevent the thin portions 63 and 64 of seals 56 and 57 slip sideways.

Die Teile 6 und 7 werden durch Schrauben 15 gegeneinandergepreßt, und das Zusammendrücken der Dichtungen wird durch VorSprünge 16 an jedem Schraubenloch begrenzt.The parts 6 and 7 are pressed against each other by screws 15, and compression of the seals is limited by projections 16 on each screw hole.

Der zwischen den Dichtungen 56 und 57 und den Teilen und 7 eingeklemmte Waagebalken 63 definiert vier dichteThe balance beam 63 clamped between the seals 56 and 57 and the parts 14 and 7 defines four densities

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ÜW6IMAL INSPECTEDÜW6IMAL INSPECTED

Kammern 66, 67, 68, 69, die den vier Kammema', b¹ , d', c' von Pig. 2 entsprechen, welche die Signale M¹, C, S bzw. P¹ empfangen. Eine Düse 70 empfängt den Speisedruck P. über ein (nicht dargestelltes) Kapillarrohr. Die die Düse steuernue Klappe wird von dem Waagebalken 63 gebildet, und der Ausgangsdruck dieses Düsen-Klappen-Systems wird dem Eingang des Strömungsrelais zugeführt.Chambers 66, 67, 68, 69, which represent the four Kammema ', b ¹ , d', c 'of Pig. 2, which receive the signals M ¹ , C, S and P ¹ , respectively. A nozzle 70 receives the feed pressure P. via a capillary tube (not shown). The flap controlling the nozzle is formed by the balance beam 63, and the output pressure of this nozzle-flap system is fed to the input of the flow relay.

Der Integraldrucknachbilder ist durch einen freien kreisrunden Abschnitt 71 der Membran 58 gebildet. Eine Austrittsdüse 72 empfängt den Speisedruck P^ über ein (nicht dargestelltes) Kapillarrohr. Der Eingangsdruck wird in die Kammer 73 des Teils 7 eingeführt, welche die Rolle der Kapazität C. spielt. Die Widerstände. R.. und R. (Pig. 2) sind direkt in den Einstellknöpfen 10 und 11 (Pig. 6)-gebildet, jeder dieser Einstellknöpfe weist über drei Viertel einer Umdrehung eine kreisrunde Nut 85 von abnehmender Tiefe auf. Das Teil 7 hat zwei Ausnehmungen 83 und 84, welche die Dichtungen 76 bzw. 77 aufnehmen, auf welche die Einstellknöpfe bzw. 11 mit Hilfe von Schrauben 78 und Pederscheiben gedrückt werden (Pig. 10). An der Stelle jedes Einstellknopfes hat das Teil 7 zwei Löcher 81 und 82, die den Löchern 74 bzw. 75 jeder Dichtung gegenüberliegen. Das Loch 74 steht mit einem Punkt der Nut des Knopfes in Verbindung, während das Loch 75 mit dem Ende 85' der Nut über ein Querloch 85" (dessen äußeres Ende durch eine Kugel verschlossen ist) und eine tiefe kreisrunde Nut 80, in die das Loch 75 mündet, in· Verbindung steht. Eine (nicht dargestellte) übliche Vorrichtung verhindert ein Drehen der Dichtungen 76 und 77, so daß die Löcher und 75 genau vor den Löchern 81 bzw. 82 gehalten werden. Der pneumatische Kreis zwischen den Löchern 81 und 82The integral pressure simulator is formed by a free circular section 71 of the diaphragm 58. One Outlet nozzle 72 receives the feed pressure P ^ via a capillary tube (not shown). The inlet pressure is introduced into the chamber 73 of the part 7, which the role of capacity C. plays. The resistances. R .. and R. (Pig. 2) are formed directly in the adjustment buttons 10 and 11 (Pig. 6), each of these adjustment buttons has a circular groove 85 of decreasing depth over three quarters of a revolution. Part 7 has two recesses 83 and 84 which receive the seals 76 and 77, respectively, onto which the adjustment knobs or 11 can be pressed with the aid of screws 78 and pedals (Pig. 10). In the place of each adjustment knob the part 7 has two holes 81 and 82 opposite the holes 74 and 75 of each seal. That Hole 74 communicates with a point in the groove of the button, while hole 75 communicates with end 85 'of the Groove through a transverse hole 85 "(the outer end of which through a ball is closed) and a deep circular groove 80, into which the hole 75 opens, is connected. A common device (not shown) prevents the seals 76 and 77 from rotating so that the holes and 75 are held just in front of the holes 81 and 82, respectively. The pneumatic circuit between holes 81 and 82

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enthält daher einen Teil der Nut 85, der -je nach der Stellung des Einstellknopfes kürzer oder langer ist.therefore contains a part of the groove 85, depending on the Position of the adjusting knob is shorter or longer.

Der Einäellknopf 10 ist mit einer in $ (Proportionalbereich) geeichten Skala versehen, und der Einstell- " knopf 11 ist mit einer in Minuten (Integrationszeit) geeichten Skala versehen. Die Nuten 85 der "beiden · Einstellknöpfe sind verschieden.The Einäellknopf 10 is with a in $ (proportional range) calibrated scale, and the setting "button 11 is provided with an in minutes (integration time) calibrated scale. The grooves 85 of the "two adjustment knobs are different.

Pig. 12 zeigt die Stufe D. Diese Stufe ist gemäß dem Schema von Pig. 1 ausgebildet. Sie "besteht aus zwei Pormteilen 19 und 20, zwischen denen ein Membranwaagebalken 21, der (bis auf den Nachbilderteil) dem Membranwaagebalken 12 gleich ist, unter Einfügung von zwei gleichen Gummidichtungen 86 und 87 eingeklemmt. ist* Diese. Anordnung definiert somit vier Kammern 88, 89, 90 und 91,- die den vier Kammern a, b, c bzw. d von Pig.'1 entsprechen. Das Volumen der Kammern 88 und 90 bildet die Differenzier -Kapazität C^. Diese beiden Kammern sind miteinander durch einen quer über die Schneide 92 gebildeten Schlitz in Verbindung gebracht. Die Steifigkeit dieser Schneide ist durch eine angeformte Wand 93 gewährleistet. Der Waagebalken 95 dient als Klappe für die Auslaßdüse 94. Der Einstellknopf 24 für die Differentialwirkung ist dem Einstellknopf 11 für die Integralwirkung völlig gleich. Im Pail eines PI-Reglers ohne Differentialwirkung sind-die Löcher 4 des PI-Reglers (Pig. 3) durch Kugeln oder eine Verschlußplatte abgeschlossen. Pig. 12 shows stage D. This stage is according to FIG Scheme by Pig. 1 trained. It "consists of two Pormteile 19 and 20, between which a membrane balance beam 21, the (except for the replica part) the membrane balance beam 12 is the same, with the insertion of two identical rubber seals 86 and 87 clamped. is* These. The arrangement thus defines four chambers 88, 89, 90 and 91, - the four chambers a, b, c and d of Pig. '1 correspond. The volume of the chambers 88 and 90 forms the differentiating capacitance C ^. These two chambers are brought into communication with one another by a slot formed across the blade 92. The rigidity this cutting edge is ensured by an integrally formed wall 93. The balance beam 95 serves as a flap for the outlet nozzle 94. The adjustment knob 24 for the differential action is the adjustment knob 11 for the integral action completely the same. In the pail of a PI controller The holes 4 of the PI controller are without differential effect (Pig. 3) closed by balls or a closure plate.

Die pneumatischen Verbindungen zwischen den verschiedenen Teilen des Reglers sind mit Hilfe von Kanälen gebildet (beispielsweise dem Kanal 96 von Pig. 11). Die Abdichtung dieser Kanäle wird durch die DichtungenThe pneumatic connections between the different parts of the regulator are made with the help of ducts (for example, the channel 96 of Pig. 11). The sealing of these channels is done by the seals

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der Waagebalken erreicht (beispielsweise die Dichtung von Pig. 11). Die Verbindu:v "Ί zwischen diesen Kanälen sind durch Löcher gebildet, wie das Loch 97 von Fig. 11, die durch die Dichtungen und die Waagebalken hindurchgeführt sind; dies ergibt das pneumatische Äquivalent einer doppelseitig gedruckten Schaltung.the balance beam reached (for example the seal of Pig. 11). The connection between these channels are formed by holes, such as hole 97 of Fig. 11, passing through the seals and the balance beam are; this gives the pneumatic equivalent a double-sided printed circuit.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß jeder Membranstapel der üblichen Regler durch eine einzige Membran ersetzt ist, die auf einen starren Waagebalken aufgeklebt ist, der zwei oder vier Meßkammern definiert, wobei die ganze Anordnung eine Meßwaage bildet. Jeder Waagebalken ist zwischen zwei Formteilen unter Einfügung von ausgeschnittenen Dichtungsplatten eingeklemmt, wobei das Zusammendrücken der Dichtungsplatten in kontrollierter Weise erfolgt. Eine besondere Form der Gelenke macht es möglich,zu-, gleich einen starren Waagebalken und eine biegsame und dichte Gelenkverbindung zu erhalten.From the above description it is apparent that each membrane stack of the usual regulator by a only membrane is replaced, which is glued to a rigid balance beam, the two or four measuring chambers defined, the whole arrangement forming a measuring scale. Each balance beam is between two Molded parts clamped with the insertion of cut-out sealing plates, with the compression the sealing plates takes place in a controlled manner. A special shape of the joints makes it possible to to get a rigid balance beam and a flexible and tight joint connection.

Diese Ausbildung ergibt sehr beträchtliche Vorteile: Verringerung der Montagezeit und der Eichzeit und demzufolge des Herstellungspreises, einen geringen Raumbedarf und eine leichtere Wartung.This training gives very considerable advantages: reduction of the assembly time and the calibration time and consequently the manufacturing price, a small footprint and easier maintenance.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern die beschriebenen Elemente können durch technisch gleichartige Mittel ersetzt werden.The invention is of course not limited to the illustrated and described exemplary embodiment, but rather the elements described can be replaced by technically equivalent means.

^209884/1020 MDOflKftNM. ^209884/1020 MDOflKftNM.

Claims

P a t e η t a; a s ρ ίτ-ü ίτ-ü before

Pneumatic controller with at least two effects, namely a proportional effect and an integral effect, characterized by a balance with a dense balance beam, which contains four chambers, which the Proportional action and the integral action results in a balance with a dense balance beam with two chambers, which punctures a flow relay without permanent leakage, and a pressure compensator with two Chambers, which are used to simulate the integral pressure, with the first balance in particular by a rigid, is formed on a membrane glued balance beam.

2. Pneumatic regulator according to claim 1, characterized by an additional stage with differential effect, which is formed by a dense balance beam with four chambers.

3. Pneumatic regulator according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the function of the flow relay fulfilling the balance without permanent leakage a balance beam is formed, which is glued to a membrane separating the two chambers from one another, and that in this balance beam an outlet line is attached, which the outlet valve in communication with that brings atmosphere.

4. Pneumatic regulator according to one of the preceding Claims, characterized in that each balance beam has two narrow sections of reduced cross-section has, which serve as a flexible joint for the balance beam.

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Pneumatic regulator according to one of the preceding claims, characterized in that the connections between the different parts are formed with the help of channels that the pneumatic Represent the equivalent of a printed circuit board.

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