DE2541605C3 - Pneumatischer Regler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Regler nach dem Wegvergleichsprinzip, mit einem als Prallelement wirkenden Ring, der durch die Regelabweichung bzw. Rückführung in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewegbar ist und einer konzentrisch zu dem Ring schwenkbaren Düse.

Wegvergleichssysteme haben den Vorteil einer einfachen und genauen P- Bereichseinstellung. Eine e>ü P-Bereichsänderung kann bei Wegvergleichssystemen in einfacher und natürlicher Weise durch eine Verschiebung des Abgriffes, d. h. bei Düse-Prallplatten-Systemen durch eine einfache Verschiebung der Auslaßdüse erfolgen. hi

Ein bekannter pneumatischer Regler dieser Art ist in der Zeitschrift »Regelungstechnische Praxis«, rtp, Heft 4, 1968, Seite M 20 beschrieben. Der dort beschriebene, sogenannte Kreuzbalgregler weist zwei zueinander kreuzförmig angeordnete Balgpaare auf, denen die pneumatische Signale der Rückführung bzw. des SoII- und Istwertes zugeführt werden. Die durch die Balgen erzeugten Meßwege werden auf einen konzentrischen Ring übertragen, der gleichzeitig der um 90° schwenkbaren Düse als Prallplatte gegenübersteht Je nach DüsensteUung geht die Bewegungskomponente der Rückführung (hoher P-Bereich) oder des Eingangs (kleiner P-Bereich) stärker auf die Ringauslenkung in Richtung der Auslaßdüse ein.

Ein weiterer pneumatischer Regler dieser Art, der von einem Wegvergleichssystem Gebrauch macht, ist in der DE-OS 19 56 696 beschrieben. Dort wirken 4 auf die 4 Quadranten eines Kreises verteilte Bälge und Federn auf eine im Mittelpunkt aufgehängte kreisrunde Platte ein. Den über Kreuz angeordneten Bälgen sind jeweils die Rückführung bzw. der Soll- und Istwert zugeordnet Die Platte kann Tauir.elbewegungen um den Mittelpunkt ausführen und wirkt mit ihrer Oberfläche als Prallplatte auf eine konzentrisch schwenkbare Düse.

Beiden bekannten pneumatischen Reglern ist gemeinsam, daß bei einer DüsensteUung, in der die Regelabweichung eine starke Wirkung in bezug auf die Düse auslöst, die Rückführung jedoch nur noch eine sehr schwache Wirkung aufweist Umgekehrt weist bei einer Schwenkung der Düse um 90° die Regelabweichung eine schwache Wirkung und die Rückführung eine starke Wirkung auf. Im ersten Fall ist einem kleinen Aussteuerbereich ein kleiner P-Bereich zugeordnet und die Wirkung der Rückführung wird praktisch zu Null. Im zweiten Fall ist einem großen Aussteuerbereich ein großer P-Bereich zugeordnet und die Wirkung der Regelabweichung wird praktisch zu NuIL Der Aussteuerbereich ändert sich somit sehr stark mit dem P-Bereich und wird ausgerechnet bei großen P-Bereichen am größten. Dies bedeutet für Regelungen mit /-Anteil eine große bleibende Regelabweichung bei großem P-Bereich.

Um diesem Problem der Abhängigkeit des Aussteuerbereiches von dem jeweils eingestellten Proportionalbereich zu begegnen, sieht die DE-AS 12 35 644, ausgehend von den eingangs erwähnten Kreuzbalgreglern, eine Veibesserung vor, indem die Federungskörper, an denen der Ringkörper aufgehängt ist einen von 90° verschiedenen Winkel miteinander einschließen und der Ringkörper selbst elastisch verformbar ist Hierdurch wird die Abhängigkeit des Aussteuerbereiches von dem jeweils eingestellten Proportionalbereich vermindert bzw. im Idealfall bei einer Verformung des Ringes dergestalt, daß seine Außenfläche über den 90°-Schwenkbereich einer den Kraftverstärker steuernden Düse von dieser gleich weit entfernt ist, auf Null reduziert. Da die Verformung des Ringes von seiner Auslenkung, den Winkeln zwischen den Federungskörpern und seine Elastizität abhängig ist sind die Kennwerte eines jeden Reglers nur schlecht reproduzierbar.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen pneumatischen Regler der erwähnten Art so zu verbessern, daß die angestrebte Unabhängigkeit zwischen Aussteuerbereich und eingestelltem Pruportionalbereich in besser reproduzierbarer Weise erzielt wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Der Alissteuerbereich ändert sich — verglichen mit

den eingangs erwähnten Anordnungen — nur geringfügig. Er ändert sich jedoch auch im günstigen Sinn, d. h. einem großen P-Bereich ist ein kleiner Aussteuerbereich zugeordnet, so daß beispielsweise bei Regelungen mit /-Anteil (großer Ρ-Bereidi) klein bleibende Regelabweichungen entstehen.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßi.-:i Anordnung sin darin zu sehen, daß sie nur etwa die Hälfte der quadratischen Fläche der bekannten Anordnung beansprucht, so daß genügend Platz für Zeitglieder, Relais usw. zusätzlich vorhanden ist. Weiterhin brauchen die Federbälge nicht paarweise aussortiert zu werden. Der als Vergleichselement benutzte Prallkegel steht zudem unter keinerlei Kraftwirkung, und er ist genügend groß, um die Düse ausreichend abzudecken, so daß keinerlei Reibung in Kauf genommen werden muß. Schließlich ermöglicht die Konstruktion des erfindungsgemäßen pneumatischen Reglers eine günstige nebeneinanderliegende Aufteilung der pneumatischen Anschlüsse.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein prinzipielles Schnittbild des pneumatischen Reglers gemäß der Erfindung,

F i g. 1 a eine Draufsicht auf das bei der Erfindung verwendete Düse-Prallplatte-System und

Fig. Ib einen Axialschnitt durch die Anordnung gemäßFig. la.

Gemäß Fig. 1 trägt eine mit den erforderlichen Zuleitungen versehene Grundplatte 10 zwei quaderförmige Gehäuse U und 12. In der Mitte zwischen den beiden Gehäusen 11 und 12 und konzentrisch zu der zentralen Achse des pneumatischen Reglers ist ein Luftmengenverstärker 13 angeordnet. Eine Auslaüdüse 14 ist konzentrisch zur Symmetrieachse des pneumatisehen Reglers und des Luftmengenverstärkers 13 schwenkbar. Zu diesen Zweck ist der Kopf der Auslaßdüse 14 an einem rechtwinkligen Rohr 15 angeordnet, welches zentral in dem Luftmengenverstärker 13 schwenkbar gelagert ist. Ein Ring 16 weist eine kegelförmige Innenfläche 17 auf, die der Auslaßdüse 14 bei deren Schwenkbewegung benachbart angeordnet ist Der Ring 16 sei im folgenden als Prallkegel bezeichnet. Der Prallkegel 16 ist durch das von der Regelabweichung abgeleitete Aussteuersignal vertikal und durch das Rückführungssignal horizontal verschiebbar. Die Aussteuerung erfolgt somit in Richtung der Symmetrieachse des Prallkegels und die Rückführung erfolgt senkrecht zur Symmetrieachse des Pralikegels. Hierdurch ist in erwünschter Weise wohl die Wirkung der Rückführung abhängig von der Schwenkung der Auslaßdüse, während die Aussteuerung durdi die Regelabweichung im wesentlichen von der Schwenkbewegung der Auslaßdüse 14 unabhängig ist, d. li. der Aussteuerbereich ist unabhängig vom P-Bereich.

Eine vttikale Stange 18 ist an dem Prallkegel 16 angelenl·" Eine in der Mitte gehäusefest gelagerte Hebelsiange 19 greift an der vertikalen Stange 18 einerseits und an einer mit einem Federbalg 20 andererseits verbundenen vertikalen Stange 21 an. Die Hebelstange 19 ist durch eine Dichtmanschette 22 aus dem Gehäuse 11 herausgeführt. Der Federbalg 20 sitzt vertikal in dem Gehäuse 11 und wird auf der Innenseite von dem pneumatischen Istwert X und auf der Außenseite von der in das Gehäuse 11 eingeleiteten pneumatischen Führungsgröße W beaufschlagt Zur Wirkungsumkehr können X und W wie üblich vertauscht werden. Eine vertikale Bewegung des Federbalges 20 bei einer Regelabweichung X minus W hat somit eine vertikale Anhebung bzw. Absenkung des Pralikegels 16 zur Folge.

An einer dem Anlenkpunkt der Stange 18 diametral gegenüberliegenden Stelle des Prallkegels 16 ist ein doppelarmiger Hebel 23 angelenkt Der Hebel 23 ist wiederum in seiner Mitte gehäusefest gelagert und durch eine Dichtmanschette 24 in da:; Gehäuse 12 hereingeführt. Ein horizontal in dem Gehäuse 12 angeordneter Federbalg 25 steht über eine horizontale Stange 26 mit dem anderen Ende des doppelarmigen Hebels 23 in Antriebsverbindung. Der Federbalg 25 ist an die positive Rückführung R₊ und das Gehäuse 12 an die negative Rückführung R- angeschlossen. Eine Differenz zwischen den beiden Rückführungssignalen bewirkt somit eine Horizontalverschiebung des Prallkegels 16.

Wie man Fig. 1 und insbesondere auch den Fig. 1 a und 1 b entnehmen kann, besitzt in der eingezeichneten Stellung der Auslaßdüse 14 die Rückführung die größte Wirkung (größter P-Bereich), während in einer um 90° geschwenkten Stellung der Auslaßdüse 14 die Rückführung die kleinste Wirkung aufweist (theoretisch Null, kleinster P-Bereich). Die Aussteuerung hat in der gezeichneten Stellung der Auslaßdüse 14 die größte Wirkung (kleinster Aussteuerbereich) und in einer um 90° geschwenkten Stellung der Düse etwa die Hälfte dieser Wirkung.

Vorteilhaft ist auch, daß alle zur pneumatischen Verstärkung gehörenden Elemente, nämlich Luftmengenverstärker, Vordrossel und schwenkbare Auslaßdüse, eine Einheit bilden, welche nach oben herausnehmbar ist.

Die angedeuteten Drehgelenke bestehen vorteilhafterweise aus Blattfeder- bzw. Kreuzfedergelenken. Auch können zusätzliche Federn angeordnet sein zur Erreichung einer bestimmten genauen Abbildung der Eingangssignale als Wege. Schließlich kann der Prallkegel umgekehrt angeordnet sein oder die Auslaßdüse außerhalb desselben, so daß die Auslaßdüse von der Außenfläche des Kegels abgedeckt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Regler nach dem Wegvergleichsprinzip, mit einem als Prallelement wirkenden Ring, der durch die Regelabweichung bzw. Rückführung in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewegbar ist und einer konzentrisch zu dem Ring schwenkbaren Düse, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16) eine mit der Düse (14) to zusammenwirkende kegelige Fläche (17) aufweist, und daß die Regelabweichung (X— W) den Ring (16) in Richtung seiner Kegelachse und die im Regler erzeugte Rückführung den Ring senkrecht zu seiner Kegelachse verschiebt

2. Pneumatischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung (X— W)una die Rückführung (R₊, R-) an diametral gegenüberliegenden Stellen des Ringes (16) angreifen.

3. Pneumatischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung und Rückführung jeweils an Federbälgen (20, 25) erzeugt werden, die ihrerseits in abgedichteten Gehäusen (11, 12) angeordnet sind, wobei den Bälgen und den Gehäusen die miteinander zu vergleichenden Größen (X, W; R₊, R-) zugeführt werden.

4. Pneumatischer Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbälge (20,25) über Hebelgestänge (18,19,21; 23,26) auf den Ring (16) einwirken.

5. Pneumatischer Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelgestänge über Dichtmanschetten (22, 24) aus den Gehäusen (11,12) herausgeführt sind.

6. Pneumatischer Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbäige (20,25) eine um 90° zueinander versetzte Lage innerhalb der Gehäuse (11,12) einnehmen.

7. Pneumatischer Regler nach den Ansprüchen I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmengenverstärker (13) in der Kegelachse des Ringes (K) zwischen den Gehäusen (11,12) angeordnet ist.

8. Pneumatischer Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Druckteile rschaltung zugeordnete schwenkbare Düse (14) m dem der Druckteilerschaltung nachgeschalteti^n

I.uftmengenverstärker (13) drehbar gelagert ist.

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