DE2622703C3 - Pneumatischer Druckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Druckregler mit einem Vergleichselement, welches aus einer Eingangsdruckkammer und einer Ausgangsdruckkammer und einer zwischen diesen Kammern angeordneten ersten Membran besteht, mit einer in einer Düsenkammer angeordneten Düsen-Prallplattenvorrichtung, deren Prallplatte mit der ersten Membran gekoppelt ist so und mit einer aus einer zweiten und einer dritten Membran gebildeten Kammer, die dem Druck der freien Atmosphäre ausgesetzt ist, wobei die zweite und dritte Membran fest miteinander verbunden sind und die zweite Membran mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist, der im Strömungsweg zwischen der Düse und einer mit der Druckmitielquelle verbundenen Festdrossel herrscht, während auf die dritte Membran der Ausgangsdruck des Reglers wirkt, und mit einem Doppelsitzventil, durch das der Reglerausgang entwe- w der mit dem an die Druekmittelquelle angeschlossenen Reglereingang oder mit der zwischen der zweiten und der dritten Membran gebildeten Atmosphärenkammer verbindbar ist, indem das Doppelsitzventil durch die miteinander gekoppelten Membranen betätigbar ist.

Derartige pneumatische Druckregler sind bekannt, wie beispielsweise aus der DE-AS 10 64 268. Auch an Membranen beweglich angeordnete Düsen haben in der Praxis bereits Verwendung gefunden (Schäfer, »Grundlagen der selbsttätigen Regelung«, München 1953, Seiten 132-138 und DE-PS 9 05 682), Bei den dort verwendeten Druckreglern sind die mit der Düse mechanisch gekoppelten Membranen nicht zugleich auch nut dem Ventil mechanisch gekoppelt, so daß sich eine verhältnismäßig lange Ansprechzeit für den Regler ergibt Eine solche Zeitverzögerung, die mit der effektiven Entwicklung des Düsen-Rückdru:kes und seiner Übertragung auf die Ausgangsdruckkammer verbunden ist, stellt bei großen Druckreglern, die großen Luftvolumina haben, im allgemeinen kein Problem dar. Bei kleineren Druckreglern dagegen, die kleine und kompakte Volumina haben, reicht diese Verzögerung jedoch aus, um Phasenverschiebungen zu bewirken, die im Betrieb zu einer Instabilität führen.

Der Erfindung iiegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Druckregler zu schaffen, der ein schnelles Ansprechen des Reglers ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Düsen-Prallplattenvorrichtung auf der zweiten Membran fest angeordnet und die Düse mit der Atmosphärenkammer zwischen der zweiten und der dritten Membran strömungsmäßig verbunden wird.

Durch die feste Anordnung der Düsen-Prallplattenvorrichtung auf der zweiten Membran und durch die Verbindung der Döse mit dem Atmosphärenraum wird ein schnelles Ansprechen des Reglers erzielt, wie es aus keiner bisher bekannten Einrichtung bekannt ist. Die elastische Anordnung der Prallplatten- und Düsenvorrichtung beseitigt die Instabilitätsprobleme, die bei den bekannten Vorrichtungen auftreten, bei denen die Düse stationär ist Diese Probleme werden erfindungsgemäß durch die Vorhaltwirkung beseitigt, die sich ergibt, wenn die Düse die Prallplatten und Düsenvorrichtung in Abhängigkeit von dem neuen Belastungszustand bewegt. Unter »Vorhaltwirkur.g« ist die bekannte Funktion gemeint, die näherungsweise den zeitlichen Differentialquotienten des Eingangssignals darstellt, also den sogenannten D-Regier.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Druckreglers,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Verbindungskanäle des Reglers gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt der Flügel- und Düsenvorrichtung des Reglers gemäß F i g. 1 entlang der Linie 4-4 der F i g. 4 und

F i g. 4 eine Vorderansicht des Flügels der Vorrichtung gemäß F ig. 3.

Gemäß der Darstellung besteht ein Druckregler 10 aus einem Gehäuse 12, das durch Schrauben zusammengehalten wird und verschiedene abgedichtete Kammern hat, die durch elastische Membranen 14, 16 und 18 getrennt sind.

Eine Eingangsdruckkammer 20 ist zwischen dem Gehäuseabschnitt 22 und der Membrane 14 ausgebildet und nimmt eine verstellbare Feder 24 auf, um die Membrane 14 verstellbar zu belasten. Diese Belastung erfolgt durch Drehen eines Knopfes 26, der eine Schraube 28 in Umdrehung versetzt, wodurch sich eine Gewindemutter 30 linear entlang der Schraube 28 bewegt, und eine Feder 32 zusammendrückt oder entspannt. Die Feder 32 überträgt ihre Federkraft auf die Membrane 14 über eine Federhalterung 34. Man wird verstehen, daß die Membrane 14 genauso leicht

dadurch veränderlich belastet werden kann, wenn man die Eingangsdruckkammer 20 unter verschiedene Eingangsdrücke setzt, die auf sie ausgeübt werden.

Die Eingangslast an der Membrane 14 wird durch eine Gegenkraft ausgeglichen, die auf der entgegengesetzten Seite der Membrane 14 in einer Ausgangsdruckkammer 36 ausgeübt wird. Die Ausgangsdruckkammer 36 wird dadurch gebildet, daß man einen Hohlraum in einem Gehäuseabschnitt 38 durch die Membrane 14 absperrt. Die Gegenkraft bzw. der Gegendruck wird dadurch zur Verfügung gestellt, daß man den Ausgangsdruck des Reglers 10 in Rückführung an die Ausgangsdruckkammer 36 entlang eines Kanals 40 anschließt Die Membrane 14 wirkt somit als eine Summierstation, die kontinuierlich die Differenz des Drucks überwacht, welcher auf die Membrane 14 durch die Feder 32 und die Ausgangsdruckkammer 36 ausgeübt wird, und die sich in der entsprechenden Richtung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz bewegt.

Die Bewegung der Membrane 14 verursacht eine Proportionalbewegung eines Kopplungsstifts 42, der abdichtend von der Rückführungskammer 36 in eine Düsenkammer 44 durch eine abgedichtete Führung 46 verläuft. Die Düsenkammer 44 ist zwischen einem zweiten Hohlraum in dem Gehäuseabschnitt 38 und der Membrane 16 ausgebildet und wird mit Zuluft aus einer Leitung 48 beaufschlagt, die an eine Luftzuführung 5 (Fig. 2) angeschlossen ist Die Leitung 48 hat eine eingebaute Blende 50, um eine vorher festgelegte Verstärkung an eine Prailplatten-Düsenvorrichuing 52 zu liefern, die in der Düsenkammer 44 angeordnet ist. Wie man am besten aus den F i g. 3 und 4 erkennen kanr, ist die Düse-Prallplattenvorrichtung 52 an der Membrane 16 befestigt, um mit ihr beweglich zu sein. Dadurch werden Zeitverzögerungen ausgeschaltet, die durch indirekt wirkende stationäre Düsenvorrichtungen verursacht werden. Die Düse-Prallplattenvorrichtung 52 bläst eine vorher festgelegte Menge der Zuluft 5 aus der Düsenkammer 44 in eine Entlüftungskammer 54 ab, die dadurch pebildet ist, daß ein Gehäuseabschnitt 56 zwischen den Membranen 16 und 18 abgesperrt wird. Die Atmosphärenkammer 54 wird auf im wesenilichen atmosphärischen Druck durch einen Entlüftungskanal 58 (Fig.2) gehalten, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht, um Druckwirkungen auf die Membrane 16 von der Atmosphärenkammer 54 auszuschließen. Die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 ist ebenfalls an der Membrane 18 montiert, die einen Reglerausgang 60 mit dem Gehäuseabschnitt 62 bildet. Diese Montageanordnung führt dazu, daß die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 in Abhängigkeit von einer Druckänderung in der Düsenkammer 44 und dem Reglerausgang 60 beweglich ist, da die mittlere Atmosphärenkamnier 54 auf atmosphärischem Druck gehalten wird. Die Membrane 18 ist flächenmäßig bedeutend kleiner als die Membrane 16, damit der Druck in der Düsenkammer 44 die herrschende Kraft bei der Bestimmung der Bewegung der Düse-Prallplattenvorrichtung 52 wird. Die Düse-Prallplattenvorrichtung 52 betätigt einen Ventilkegel 64, der veränderlich die Strömung von Zuluft aus einem RegleFeingang 66 zu dem Reglerausgang 60 über einen Kanal 68 beschränkt, um dadurch den Ausgangsdruck in dem Reglerausgang 60 zu ändern. Das Doppelsitzventil 64 ist nicht an der Prallplatten-Düsenvorrichtung 52 befestigt, und somit beschränkt die Bewegung der Düse-Prallplattenvorrichtung 52 auch veränderlich die Strömung von Abluft aus dem Reglereingang 66 zu der Entlüftungskammer 54. Zuluft wird dem Reglerausgang 60 durch die Leitung 70 zugeführt, die mit der Luftzuführung S verbunden ist. Diese direkte Kopplung der Prallplatten-Düsenvorrichtung 52 an den Ventilkegel 64 schaltet jede Zeitverzögerung zwischen der Betätigung und dem Ausgang des Reglers 10 aus, wodurch ein stabiler Betrieb des Reglers gewährleistet wird.

Der Regler 10 ist an die Luftzuführung Sanschließbar, wenn die Federvorrichtung 24 entlastet ist und der Ventilkegel 64 den Kanal 68 sperrt, um die Strömung von Zuluft zu dem Reglerausgang 60 zu verhindern. Somit ist der Ausgangsdruck an dem Ausgangsstopfen 72 des Reglers 10 gleich Null und der Rückführungsdruck in der Rückführungskammer 36 ebenfalls gleich Null. Die Luftzuführung S beaufschlagt die Düsenkammer 44, jedoch wird die Luft in die Entlüftungskammer 54 durch die Düse-Prallplattenvorrichtung 52 abgeblasen. Wenn der Knopf 26 gedreht wird, um die Feder 32 zusammenzudrücken, wird eine Kraft auf die Membrane 14 ausgeübt, wodurch die Membrane 14 und der Kopplungsstift 42 veranlaßt wer^Vn, sich in Richtung auf einen Flügel 74 der Düsen-Prallp'jttenvorrichtung 52 zu bewegen. Wie man am besten der Darstellung in den F i g. 3 und 4 entnimmt, ist die Prallplatte 74 direkt an eine Düse 76 der Flügel- und Düsen-Prallplattenvorrichuusg 52 über einen Abstandshalter 78 gekoppelt, so daß die Prallplatte 74 unter dem Druck des Kopplungsstiftes 42 flexibel sein kann. Die Durchbiegung der Prallplatte 74 ergibt einen anderen Abstand zwischen der Prallplatte 74 und der Düse 76, wodurch der Abzug der Zuluft aus der Düsenkammer 44 beeinflußt wird. Die Bewegung des Kopplungsstiftes 42 in Richtung auf die Prallplatte 74 verursacht eine Durchbiegung der Prallplatte 74 zur Düse 76, um den Abzug von Zuluft aus der Düsenkammer 44 durch die Düse 76 zur Atmosphärenkammer 54 über einen Kanal 80 zu beschränken. Diese Beschränkung bewirkt einen erhöhten Druck in der Düsenkammer 44; indem er auf die Membrane 16 zusammen mit der Kraft wirkt, ciie durch den Kopplungsstift 42 auf die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 über die Prallplatte 74 übertragen wird, veranlaßt dieser Druck die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52, sich in einer Richtung zu bewegen, die den ursprünglichen Abstand zwischen der Prallplatte 74 und der Düse 76 wiederherstellt. Die genannte Bewegung der Prallplatten- und Düsenvorrichtung 52 veranlaßt den Ventilkegel 64, den Kanal 68 zu öffnen und den Reglerausgang 60 unter einen Druck zu setzen, der durch die Abstände zwischen dem Doppelsitzventil 64 und den Kanälen 68 und 80 bestimmt wird. Wie bereits früher erwähnt wurde, wird der Druck in dem Reglerausgang 60 zu der Ausgangsdruckkammer 36 über den Kanal 40 übertragen, um die neu eingestellte KrJt der Federvorrichtung 24 auszugleichen. Während die Ausgangsdnickkammer 36 somit auf den Druck des Reglerausganges 60 gebracht wird, bewegt sich die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 von dem Kopplungsstift 42 weg, urn die Prallplatte 74 zu entlasten und den ursprünglichen Abstand zwischen Prallplatte 74 und Düse 76 wiederherzustellen. Die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 wird sich weiter bewegen, bis der vorher festgelegte Abstand zwischen Prallplatte 74 und Düse erreicht ist. Der vorher festgelegte Abstand wird die Düsenkammer 44 unter einen Druck setzen, der auf die Membrane 16 virkt, welche durch den auf die Membrane 18 wirkenden Druck in dem Reglerausgang ausgeglichen wird. Es ist klar, daß die Bewegung der Membrane 14 und des Kopplungsstifts 42 aufhört, wenn

der auf die Membrane 14 wirkende Druck in der Alisgangsdruckkammer 36 die Kraft der Feder 24 ausgleicht.

Aus diesen Darlegungen ist tu erkennen, daß der Regler Gleichgewichtsstcllungen für die summierende -» Membrane 14 und die Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 bei verschiedenen Ausgangsdruckverhältnissen herstellt, die von der Einstellung der Belastungsfeder 32 abhängen. Diese verschiedenen Gleichgewichtszustände werden ohne Stabilitätsprobleme durch die Vorweg- in wirkung der Düsen-Prallplattenvorrichtung 52 erreicht, die sich in Abhängigkeit von einem neuen Belastungszustand in einer Richtung bewegt, welche den gewünschten Abstand zwischen Prallplatte 74 und Düse 76 wiederherstellt, während gleichzeitig der Ausgangs-Rückführtingsdruck auf die gewünschte Höhe geändert wird. Dieses beseitigt in wirksamer Weise die Phasenverschiebungen, die auf Signalzeitverzögerungen zurückzuführen sind, und sie verhindert Instabilität.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Druckregler mit einem Vergleichselement, das aus einer Eingangsdruckkammer und einer Ausgangsdruckkammer und einer zwischen diesen Kammern angeordneten ersten Membran besteht, mit einer in einer Düsenkammer angeordneten Düsen-Prallplattenvorrichtung, deren Prallplatte mit der ersten Membran gekoppelt ist, mit einer aus einer zweiten und einer dritten Membran gebildeten Kammer, die dem Druck der freien Atmosphäre ausgesetzt ist, wobei die zweite und die dritte Membran fest miteinander verbunden sind und die zweite Membran mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist, der im Strömungsweg zwischen der Düse und einer mit der Druckmittelquelle verbundenen Festdrossel herrscht, während auf die dritte Membran der Ausgangsdruck des Reglers wirkt, und mit einem Doppelsitzventil, durch das der Reglerausgang entweder mit dem an die Druckmittelquelle angeschlossenen Reglereingang oder mit der zwischen der zweiten und der dritten Membran gebildeten Atmosphärenkammer verbindbar ist, indem das Doppelsitzventil durch die miteinander gekoppelten Membranen betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen-Prallplattenvorrichtung (52) auf der zweiten Membran (16) fest angeordnet und die Düse (76) mit der Atmosphärenkammer (54) zwischen der zweiten (16) und der dritten Membran (18) strömungsmäßig verbunden ist.

2. Regler nach Anspruch 1, jadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangcmittel einen verbindenden Kanal (40) zwischen der Ausgi igskammer (60) und der Meßkammer (36) einschließen.

3. Regler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Federbelastungsvorrichtung (32, 26), die in der Eingangskammer (20) angeordnet ist.

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