DE2644101C2

DE2644101C2 - Vorrichtung zur Erfassung einer Meßgröße

Info

Publication number: DE2644101C2
Application number: DE19762644101
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Phys. Dr. 7000 Stuttgart Roth; Eberhard Dipl.-Phys. Dr. Schmid
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Eckardt AG
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE2644101A1

Description

züglich einer bestimmten Ausgangsstellung der Prallplatte hat aber auch zur Folge, daß durch Erschütterungen des Meßwertgebers verursachte Störsignale zu einer unerwünschten, überhöhten Änderung des Ausgangssignals des an das Düsen-Prallplattensystem angeschlossenen pneumatischen Verstärkers führen können, wenn die Schwingungsdauer solcher Störsignale kleiner ist als eine stets vorhandene Verzögerungszeitkonstante des Verstärkers, weil dann die in der einen Richtung erfolgenden Auslenkungen der Prallplatte, die eine überproportionale Erhöhung des Zwischendruckes der Düse bewirken, einen größeren Beitrag zum Ausgangssignal des Verstärkers liefern als die in der entgegengesetzten Richtung erfolgenden Auslenkungcn der Prallplatte. Erschütterungen dieser Art, auch wenn sie statistisch auftreten, können sich daher nicht herausmitteln, so daß, wenn sie lange genug anhalten, das Ausgangssignal des Verstärkers in keiner vernünftigen Relation zur Meßgröße mehr steht.

Hiervon zu unterscheiden sind die durch eine Überbelastung des Hilfsenergiesystems und/oder Temperaturschwankungen oder durch Undichtigkeiten der Vordruckleitung und anderes mehr bedingten Änderungen des Vordruckes, die zu einer sich in der Regel über größere Zeiträume erstreckenden Nullpunkts-Drift des Ausgangssignals des Verstärkers führen und dadurch ebenfalls Änderungen der Meßgröße vortäuschen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die geeignet ist, sowohl die durch hochfrequente, periodisch und/oder statistisch auftretenden Schwankungen des Zwischensignals des Meßwertumformers bedingten unerwünschten, einseitig überhöhten Änderungen des Nutzsignals, als auch eine durch vergleichsweise langsame Änderungen physikalischer Parameter des Hilfsenergiesystems bedingte Nullpunkts-Drift des Nutzsignals weitestgehend zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Verstärker als Differenzverstärker mit integrierendem Verhalten ausgebildet ist, daß das dem einen Eingang des Differenzverstärkers zugeführte Zwischensignal den Differenzverstärker stets im Sinne einer Vergrößerung und daß das dem anderen Eingang des Differenzverstärkers zugeführte Zwischensignal den Differenzverstärker stets im Sinne einer Verkleinerung seines Ausgangssignals y ansteuert, so daß dieses Ausgangssignal im wesentlichen einer gerichteten Differenz der Zwischensignale proportional ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Jede Änderung der Meßgröße hat gegensinnige Änderungen der beiden Zwischcnsignale zur Folge, wobei jedem Wert der Meßgröße eindeutig ein Zwischensignalpaar und jedem Zwischensignalpaar eindeutig ein Ausgangssignal des Verstärkers zugeordnet ist, so daß auch die Zuordnung des Ausgangssignals zu der Meßgröße eindeutig ist Diese eindeutige Zuordnung von Ausgangssignal und Meßgröße wird dadurch erreicht, daß der Differenzverstärker nicht lediglich die betragsmäßige Differenz der Eingangssignale bildet, sondern gleichsam die vektorielle Diffe- so renz, da sich die beiden an dem Plus-Eingang und dem Minus-Eingang des Verstärkers anliegenden Zwischensignale gegenseitig auf das Ausgangssigna] auswirken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat also die Eigenschaft, daß sich das Äusgangssignal des Verstärkers nur dann ändert, wenn aufgrund einer Änderung der Meßgröße gegensinnige Änderungen der Zwischensignale eintreten, nicht aber dann, wenn sich die Zwischensignale gleichsinnig um gleiche Beträge ändern, da solche Änderungen bei der Differenzbildung »herausfallen«. Dadurch wird einmal die Nullpunkts-Drift praktisch vollständig vermieden und man erzielt den für die Praxis noch bedeutsameren Vorteil, daß verhältnismäßig hochfrequente periodische oder statistische Schwankungen der Meßgröße oder solche Schwankungen vortäuschende Störungen, beispielsweise Erschütterungen, auch dann, wenn der die beiden sich gegensinnig ändernden Zwischensignale erzeugende Meßwertumformer eine nicht lineare Meßgrößen/Zwischensignal-Kennlinie aufweist, die in beiden Zwischensignalpfaden gleich sein soll, nicht zu einer unerwünschten Änderung des Ausgangssignals führen können, wie dies bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist. Die schädliche Wirkung solcher Schwankungen kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung deshalb nicht auftreten oder zumindest weitestgehend vermieden werden, weil bei dieser betragsmäßig gleiche Schwankungen der Meßgröße zu größeren und kleineren Werten zu betragsmäßig gleichen Schwankungen zu kleineren bzw. größeren Werten der Zwischensignale führen, so daß diese innerhalb einer Zeitkonstanten der Vorrichtung nicht zu einem unsymmetrischen Beitrag zu dem durch Differenzbildung gewonnenen Ausgangssignal führen.

Diese Vorrichtung ist daher in der Lage, eine gegebenenfalls mit starkem Rauschen behaftete Meßgröße zuverlässig zu erfassen und zu verfolgen. Sie ist daher insbesondere für eine Anwendung im Rahmen von Regeleinrichtungen od. dgl. geeignet.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das der sogenannten Niveauumformer, die beispielsweise zur Messung der Höhe eines Flüssigkeitsspiegels oder der Höhe der Trennschicht zweier verschieden schwerer Flüssigkeiten in einem Tank verwendet werden. Solche Niveauumformer weisen einen zylindrischen Verdrängungskörper auf, der je nach der Eintauchtiefe bzw. Niveauhöhe mehr oder weniger tief in die Flüssigkeit eintaucht und dadurch einen mehr oder weniger großen Auftrieb erfährt, der sich in einer scheinbaren Gewichtsverminderung oder -vergrößerung bemerkbar macht. Der Verdrängungskörper ist an einem Hebel aufgehängt, der das durch das effektive Gewicht und die Hebelarmlänge bestimmte Drehmoment auf einen Torsionsstab überträgt, dessen Torsion mittels eines pneumatischen Wandlers in ein für einen pneumatischen Verstärker geeignetes pneumatisches Signal umgewandelt wird, wobei hierzu die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann. .

Der Tauchkörper, seine Aufhängung an dem Hebel, der Hebel selbst und der mit ihm verbundene Torsionsstab, sowie gegebenenfalls weitere mechanische Einrichtungen stellen miteinander gekoppelte mechanische Systeme dar, die ihrer Natur nach in gegebenenfalls mehreren Frequenzbereichen zu Eigenschwingungen fähig sind, die unter bestimmten Betriebsbedingungen, etwa durch kurzzeitig dem Tank zuströmende und/oder gleichzeitig zu- oder abströmende Flüssigkeit, aber auch durch zufällige Erschütterungen angeregt werden können. Dies äußert sich im Ergebnis in überhöhten Änderungen des Ausgangssignals des Verstärkers und kann damit, wenn ein solcher Niveauumformer im Rahmen eines Reglers eingesetzt ist, zu Schwingungen der Regeleinrichtung führen und damit eine wirksame Regelung verhindern.

Die schädlichen Folgen solcher Eigenschwingungen,

die, wenn sie nicht stets von neuem angeregt werden, in der Regel sehr rasch abklingen, können durch den Integralanteil des Differenzverstärkers wesentlich reduziert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Integrationszeit überdies einstellbar. Bei einem pneumatischen Verstärker, dessen Eingangs- und Ausgangssignale in zugeordneten Druckkammern herrschende Drücke sind, läßt sich ein solches integrierendes Verhalten beispielsweise schon dadurch erreichen, daß diese Druckkammern über eine Drossel mit einstellbarem Strömungswiderstand miteinander verbunden sind, wobei das Volumen der beiden Druckkammern gleichzeitig als Ausgleichsvolumen wirkt, das zusammen mit dem Strömungswiderstand der Drossel die Integralionszeil bestimmt. Der Frequenzgang des Differenzverstärkers wird über den Integralanteil bevorzugt so eingestellt, daß der Differenzverstärker bei hohen und mittleren Frequenzen des von dem Meßwertumformer erzeugten Zwischensignals einen sehr niedrigen Verstärkungsgrad aufweist und erst bei Frequenzen, die kleiner sind als die mechanischen Eigenschwingungen des Meßwertumformers, seine volle Verstärkung entfaltet. Damit lassen sich die Eigenschwingungen des mechanischen Systems sowie ihre Oberschwingungen so weit reduzieren, daß sie in der praktischen Anwendung keine Rolle mehr spielen.

Es versteht sich, daß zur Vergrößerung bzw. zur Wahl des Bereiches, in dem die Integrationszeit einstellbar ist, auch ein zusätzliches Volumen vorgesehen sein kann, das in Verbindung mit der einstellbaren Drossel die Integrationszeit bestimmt. Geeignete Anordnungen hierfür sind bekannt. Man erreicht dadurch eine zeitlich verzögerte Mitkopplung des Ausgangssignals, was im Ergebnis dazu führt, daß die in der Regel »langsam« erfolgenden Änderungen der Meßgröße mit einem erwünschten hohen Verstärkungsgrad auf das Ausgangssignal abgebildet werden, während höherfrequente Stör- und/oder Eigenschwingungsfrequenzen des Meßwertumformers allenfalls mit einem sehr niedrigen Verstärkungsgrad zum Ausgangssignai beitragen können. Man erhält ein Zeitverhalten des Verstärkers, das demjenigen eines I- oder Pl-Reglers analog ist, wobei es auch zweckmäßig sein kann, den Proportionalitätsbereich möglichst groß zu wählen, um von vornherein bei hohen Störfrequenzen einen niedrigen Verstärkungsgrad und damit einen geringen Einfluß desselben auf das Ausgangssignal des Verstärkers zu erreichen.

Da es die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, die eingangs genannten schädlichen Auswirkungen nicht-linearer Meßgrößen/Zwischensignal-Kennlinien von ivießwcfiuifiiofiüeni auf das Versiärkerausgangssignal zu vermeiden, läßt die Erfindung die Verwendung von sehr einfach aufgebauten Düsen-Prallplattensystemen als Meßwertumformer zu.

Ein solcher, im Rahmen der Erfindung verwendbarer Meßwertumformer umfaßt gemäß einer Ausführungsfprm der Erfindung zwei Düsen und eine zwischen denselben befindliche bewegliche Prallplatte, die sich entsprechend dem Änderungssinn der Meßgröße auf die eine oder andere Düse zu bewegt, deren Austrittstrahlen gegensinnig auf die Prallplatte gerichtet sind, wobei die Strahldüsen so angeordnet sind und mit einem solchen Vordruck betrieben werden, daß von einer mittleren Stellung der Prallplatte aus gemessen gleiche Bewegungshübe derselben in Richtung auf die eine oder andere Strahldüse bei beiden Düsen zu derselben Änderung ihres an dem Plus- und dem Minus-Eingang des Differenzverstärkers angekoppelten Zwischendrukkes führen, wobei es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft ist, wenn die beiden Strahldüsen identisch ausgebildet sind, symmetrisch zu einer mittleren Stellung der Prallplatte angeordnet sind und mit gleichem Vordruck betrieben werden.

Ein besonders einfacher Aufbau des Düsen-Prallplattensystems ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß die Prallplatte des Meßwertumformers eine mit der Meßgrößenänderung gleichsinnige Schwenkbewegung um eine im Abstand von der gemeinsamen Achse der beiden Strahldüsen in der rechtwinklig zu dieser Achse verlaufenden Mittelebene der Düsen liegende Schwenkachse ausführt. Als Prallplatte ist dann beispielsweise ein an seinem Ende abgeflachter Arm benutzbar, der radial von dem Torsionsstab einer Torsionsdurchführung absteht, dessen Längsachse die Schwenkachse bildet. Man erreicht dann mit einfachstem Aufbau die Umwandlung eines Weges in ein für die Weiterverarbeitung in dem pneumatischen Verstärker geeignetes Druckausgangssignal. Auch ein elektrisches Signal kann auf diese Weise sehr einfach in ein Drucksignal umgewandelt werden, indem beispielsweise der Zeiger eines die elektrische Meßgröße überwachenden Drehspulgalvanometers über seine Schwenkachse hinaus verlängert ist und an dem verlängerten Ende die Prallplatte trägt.

Anstelle eines Düsen-Prallplattensystems kann, wie es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, auch ein pneumatisches Potentiometer Verwendung finden, dessen Widerstandszweige gleich- bzw. gegensinnig mit der Meßgröße veränderbar sind, so daß die an den beiden Ausgängen des pneumatischen Potentiometers abgreifbaren Druck-Ausgangssignale im Sinne der Erfindung als Eingangssignale für den Differenzverstärker verwendbar sind.

Ein solches pneumatisches Potentiometer ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als ein mit einem schmalen Längsschlitz versehenes Rohr ausgebildet, dem über eine gleichsinnig mit der Meßgrößenänderung entlang der Schlitzes verschiebbare Düse ein Zuluftstrom zugeleitet ist, wobei jeweils das eine Ende des Rohres mit dem Plus-Eingang und das andere Ende des Rohres mit dem Minus-Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist.

<»5 Ein für die erläuternden Ausführungsformen der Erfindung geeigneter Differenzverstärker ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Druckdifferenzverstärker ausgebildet, mit einer Plus-Eingangsdruckkammer und einer Minus-Eingangsdruckkammer für je eines der Druck-Zwischensignale des Meßweriumiormers sowie mii einer Äusgangsdruckkammer, in der der Ausgangssignaldruck herrscht und mit einer über eine Drossel mit einstellbarem Strömungswiderstand mit der Ausgangssignai-Druckkammer verbundenen Integrationskammer, in der der Druck mit zeitlicher Verzögerung dem in der Ausgangssignalkammer herrschenden Druck folgt, wobei die in den einzelnen Kammern herrschenden Drücke durch ein Meßwerk in parallel und antiparallel zueinander gerichtete Kräfte umgewandelt werden, deren Resultierende mittels eines elastischen Gliedes in den Hub eines Stellgliedes umgewandelt wird, das eine Ventileinrichtung zur Einstellung des meßgrößenproportionalen Druckes in der Ausgangssignaldruckkammer betätigt, welches Stellglied durch den in der Plus-Eingangsdruckkammer und den in der Integrationskammer herrschenden Druck gleichsinnig in der zu einer Vergrößerung des Ausgangssignaldruckes führenden Plus-Richtung

und durch die in der Ausgangssignaldruckkammer und in der Minus-Eingangsdruckkammer herrschenden Drücke in der gegensinnigen Minus-Richtung beaufschlagt wird. Dieser Differenzverstärker bildet also je nachdem, in welcher der beiden Eingangsdruckkammern der größere Druck herrscht, den Druckunterschied in einen gerichteten Hub des Stellgliedes und dadurch mit dem richtigen Änderungssinn in einen meßgrößenproportionalen Ausgangssignaldruck ab.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist dabei der Differenzverstärker so ausgebildet, daß die Ventileinrichtung eine Verbindungsleitung zwischen der Ausgangssignal-Druckkammer und einer Vordruckkammer mit höherem Druck öffnet, wenn sich das Stellglied unter dem Einfluß des in der Plus-Eingangsdruckkammer ansteigenden Druckes aus einer einem konstanten Ausgangssignaldruck entsprechenden Gleichgewichtsstellung in der Plus-Richtung bewegt und diese Verbindungsleitung wieder sperrt und einen mit der Ausgangssignal-Druckkammer kommunizierenden Auslaßkanal öffnet, wenn sich das Stellglied unter dem Einfluß des in der Minus-Eingangsdruckkammer ansteigenden Druckes aus seiner Gleichgewichtslage heraus in der Minus-Richtung bewegt, wobei der Auslaßkanal so lange geöffnet bleibt, bis das Stellglied wieder seine dem neuen, der Meßgröße proportionalen Ausgangssignaldruck entsprechende Gleichgewichtslage eingenommen hat.

Die Wirkungsweise dieses Verstärkers ist die folgende:

Bei konstanter Meßgröße stellt sich mit dem durch die Integrationszeit des Differenzverstärkers bestimmten Zeitverhalten ein konstanter Ausgangssignaldruck ein, in dem das Stellglied der Ventileinrichtung "seine Gleichgewichtslage einnimmt. Steigt die Meßgröße an, so vergrößert sich der Eingangsdruck PX in der Plus-Eingangsdruckkammer und der Eingangsdruck P2 in der Minus-Eingangsdruckkammer fällt. Die Ventileinrichtung öffnet die Vordruck-Verbindungsleitung zu der Ausgangssignalkammer, in der der Druck nun ansteigt. Gleichzeitig und mit zeitlicher Verzögerung steigt der Druck in der Integrationskammer an. Das elastische Glied führt unter dem Einfluß des Druckes in der Ausgangssignalkammer, der Drücke in -den Eingangskammern und des Druckes in der Integrationskammer eine Bewegung in der Minus-Richtung aus, die wieder zum Schließen der Verbindungsleitung führt. Wenn die Gleichgewichtsstellung des Stellgliedes wieder erreicht ist, herrscht dann in der Ausgangssignaldruckkammer der der erhöhten Meßgröße proportionale erhöhte Ausgangsdruck. Fällt die Meßgröße, und steigt dadurch der Druck P2 in der Minus-Eingangskammer an, wobei gleichzeitig der Druck Pi in der Plus-Eingangskammer gegenüber dem zuvor herrschenden Wert fällt, so führt dies zu einer Bewegung des Stellgliedes in der Minus-Richtung, so daß Luft aus der Ausgangssignaldruckkammer durch den mit ihr kommunizierenden Auslaßkanal ausströmen kann. Dadurch erniedrigt sich wieder der Druck in der Ausgangssignalkammer und das elastische Glied bzw. das Stellglied kann wieder in seine Gleichgewichtslage zurückkehren, in der die Auslaßöffnung gesperrt ist, wobei sich der Druck in der Ausgangssignalkammer entsprechend der Erniedrigung der Meßgröße erniedrigt hat

Der Differenzverstärker ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung als Alternativ-Verstärker ausgebildet mit einem relativ geringen Zuluftverbrauch. Eine dazu alternative Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Ausgangssignaldruckkammer über einen ersten Strömungswiderstand an eine Vordruckleitung des pneumatischen Hilfsenergiesystems angeschlossen ist und über einen zweiten Strömungswiderstand mit dem Außenraum kommuniziert und daß mindestens einer der beiden Strömungswiderstände proportional zu dem meUgrößenproportionalen Hub der Stellgliedes veränderbar ist. Man hat dann einen Drosselverstärker, wobei je nach deren

ίο weiterer Ausgestaltung entweder der erste oder der zweite Strömungswiderstand allein oder beide zusammen gegensinnig veränderbar sein können.

Bei einer sich durch kompakten und robusten Aufbau des Differenzverstärkers auszeichnenden Ausführungsform der Erfindung ist das Differenzmeßwerk des Verstärkers als ein unter dem Einfluß der in den Verstärkerkammern und einer Rückstellkraft ausweichenden Membranpaket aus starr miteinander gekoppelten Membranen ausgebildet, mit einer ersten Membran, die die gemeinsame Trennwand zwischen der Ausgangssignalkammer und der Plus-Eingangsdruckkammer bildet, und mit einer zweiten Membran, die die gemeinsame Trennwand zwischen der Integrationskammer und der Minus-Eingangsdruckkammer bildet, welche Membranen mittels eines die zwischen ihnen übereinander angeordneten Eingangsdruckkammern durchquerenden Stabes starr miteinander verbunden sind, der durch eine öffnung der im wesentlichen starren Trennwand zwischen den beiden Eingangsdruckkammern hindurchtritt, wobei der ringförmige Spalt zwischen dem Verbindungsstab und dem Rand der' Trennwandöffnung mittels einer Durchführungsmembran abgeschlossen ist, deren dem Druck in den beiden Eingangskammern ausgesetzte Fläche wesentlich kleiner ist als diejenige der beiden die eine Wand der Ausgangssignalkammer und die eine Wand der Integrationskammer bildenden Meßwerkmembranen. Ein solcher Differenzverstärker läßt sich mit erheblich geringerem Aufwand realisieren als ein analog

■Ό wirkender, aus Federbälgen ausgebauter Verstärker, der selbstverständlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung Verwendung finden kann.

Die vorbeschriebenen Ausfühningsformen des Verstärkers eignen sich insbesondere für den Vorwärts-

Ji zweig eines rückgekoppelten, nach dem Gegenkopplungszweig arbeitenden Meßverstärkers.

Ein solcher kann beispielsweise dadurch realisiert sein, daß der Ausgangssignaldruck des Differenzverstärkers über ein Balgsystem in einem ihrer Schwenkbewegung entgegengesetzten Sinne einwirkt Dadurch stellt sich dann eine von der Meßgröße abhängige Gleichgewichtslage der Prallplatte und eine der Meßgröße proportionaler Ausgangssignaldruck ein.

Wird jedoch der Verstärker als reiner Vorwärtsverstärker eingesetzt so ist es, damit sich bei konstanter Meßgröße ein konstanter Ausgangssignaldruck einstellen kann, notwendig, daß die Kraft, die durch den in der Integrationskammer herrschenden Druck auf das elastische Glied ausgeübt wird, kleiner ist als die durch den Ausgangssignaldnick in der entgegengesetzten Richtung auf das elastische Glied ausgeübte Kraft da bei gleicher Größe der durch diese Drücke ausgeübten Kräfte die Stellung des elastischen Gliedes und damit der Öffnungszustand der Ventileinrichtung allein durch

(>5 die Druckdifferenz bestimmt wäre. Dies würde dazu führen, daß bei einem erhöhten Druck in der Plus-Eingangsdruckkammer die Ventileinrichtung die Verbindungsleitung zu der Vordruckkammer geöffnet

halten würde, in welchem Falle sich nach einiger Zeit unabhängig von der Meßgröße jeweils der Vordruck als Ausgangssignaldruck einstellen würde. Der Differenzverstärker würde dann in der Art eines schon auf sehr geringe Druckänderungen ansprechenden pneumatisehen monostabilen Multivibrators wirken, was im Rahmen der Erfindung nicht erwünscht ist, in anderen Anwendungsfällen, beispielsweise im Rahmen von Ein-Ausregelungen od. dgl. aber vorteilhaft sein kann.

Die für das Erreichen des Gleichgewichtszustandes to des Verstärkers notwendige Bedingung, daß der in der Integrationskammer herrschende Druck im Vergleich zu dem in der Ausgangssignalkammer herrschenden Druck eine kleinere Kraft auf das elastische Glied ausübt, ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfüllt, daß die Fläche der zweiten, dem Druck in der Integrationskammer ausgesetzten Membran kleiner ist als diejenige der ersten, dem Druck in der Ausgangssignalkammer ausgesetzten Membran.

Die Anpassung des Differenzverstärkers an die herrschenden Eingangssignaldrücke und/oder Bereiche der zu überwachenden Meßgröße ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch besonders einfach möglich, daß die elastische Rückstellkraft für das Membranpaket mittels eines zwischen der zweiten Membran und einer in der gegenüberliegenden Wand der Integrationskammer schraubbar dicht geführten, von außen betätigbaren Stellschraube abgestützten Druckfeder einstellbar ist. Die Druckfeder kann dann koaxial mit dem die beiden Membranen verbindenden Stab angeordnet sein, so daß die Membran der Integrationskammer an der Verbindungsstelle mit dem Stab symmetrisch belastet ist.

Eine praktisch verschleißfrei arbeitende, mit wenigen, einfach herstellbaren Bauteilen auskommende Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Ventileinrichtung einen in einer Ausdehnung der Trennwand zwischen der Ausgangssignalkammer und einer Vordruckkammer angeordneten ortsfesten Einlaßventilsitz für eine erste Ventilkugel aufweist, die durch eine Stange hantelartig mit einer zweiten Ventilkugel für einen Auslaßventilsitz verbunden ist, der auf einem, mit der ersten Membran fest verbundenen Block angeordnet ist und mit der Auslaßöffnung der Ausgangssignalkammer kommuniziert, wobei die Ventilkugeln mittels einer sich an der ersten Ventilkugel abstützenden Haltefeder in ihrer jeweiligen Arbeitsstellung gehalten sind. Dabei kann der Auslaßkanal des sich mit dem Membranpaket bewegenden Blockes beispielsweise mittels einer flexiblen Leitung mit der Auslaßöffnung dicht verbunden sein.

Auf eine solche flexible Leitung kann aber verzichtet werden, wenn, wie es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, die erste Membran als eine tiefgezogene Doppelmembran ausgebildet ist, zwischen deren Teilmembranen ein Abstandsstück mit einem mit dem Auslaßventil und der zwischen den Membranen angeordneten Auslaßöffnung kommunizierenden Auslaßkanal angeordnet ist

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung mit einem gegenphasigen, der Meßgröße proportionale Zwischensignale als Eingangssignale für einen pneumatischen Differenzverstärker erzeugenden Meßwertumfonner, in vereinfachter, schematischer Darstellung,

F i g. 2 einen anstelle des Meßwertumformers nach der Fig. 1 verwendbaren, als pneumatisches Potentiometer ausgebildeten Meßwertumformer,

F i g. 3 einen im Rahmen der Vorrichtung verwendbaren Differenzverstärker in einem vertikalen Längsschnitt im Maßstab 2:1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Erfassung einer Meßgröße χ umfaßt einen nicht näher spezifizierten Meßfühler 1, der ein der Meßgröße χ proportionales Ausgangssignal erzeugt, einen gestrichelt umrandeten Meßwertumformer 2, der das Ausgangssignal des Meßfühlers 1 in ein erstes, sich gleichphasig mit der Meßgröße änderndes Druck-Zwischensignal und in ein zweites, sich gegenphasig zu dem ersten Zwischensignal änderndes Zwischensignal umformt, und einen Differenzverstärker 3, der durch Differenzverstärkung der beiden Zwischensignale ein der Meßgröße χ proportionales Druck-Ausgangssignal y erzeugt, dessen Größe mit einem Druckmeßgerät 4 festgestellt werden kann.

Der Meßwertumformer 2 umfaßt eine in der Art eines ' zweiarmigen Hebels ausgebildete, um eine ortsfeste Achse 6 schwenkbare Prallplatte 7, deren in der F i g. 1 dargestellte, mittlere horizontale Schwenklage einem mittleren Wert der Meßgröße χ entspricht und zwei symmetrisch zu der mittleren Schwenklage der Prallplatte 7 angeordnete Strahldüsen 8 und 9, die über Zuluftleitungen 11 und 12 eines nicht näher dargestellten pneumatischen Pruckluft-Hilfsenergiesystems gespeist sind und durch die beiden Pfeile 13 und 14 symbolisierte gegensinnige Luftströme etwa rechtwinklig auf die Prallplatte 7 richten. Stromauf von den beiden Strahldüsen 8 und 9 ist in den Zuluftleitungen 11 je eine einstellbare Drossel 16 und 17 vorgesehen, mit der ein mittlerer Druck, mit dem die Luftstrahlen 13 und 14 aus den Düsen 8 und 9 austreten, einstellbar ist. Von Verzweigungsstellen 18 und 19, die zwischen den Drosseln 16 und 17 und den über diese gespeisten Düsen 8 und 9 angeordnet sind, gehen Zwischensignalleitungen 21 und 22 aus, von denen die eine, von der in der Zeichnung oberen Verzweigungsstelle 18 ausgehende Zwischensignalleitung 21 an den Plus-Eingang 23 und die andere, untere Zwischensignalleitung 22 an den Minus-Eingang 24 des Differenzverstärkers 3 angeschlossen ist. Die obere Zwischensignalleitung 21 mündet am Plus-Eingang in eine luftdichte Plus-Eingangsdruckkammer und die untere Zwischenleitung 22 am Minus-Eingang 24 in eine Minus-Eingangsdruckkammer 27 des Verstärkers 3, welche Kammern in der aus den F i g. 1 und 3 ersichtlichen Weise übereinander angeordnet und durch eine im wesentlichen starre, horizontale Trennwand 28 dicht gegeneinander abgeschlossen sind. Die Plus-Eingangsdruckkammer 26 ist mittels einer elastischen Membran 29 gegen eine Ausgangssignaldruckkammer 31 abgeschlossen, die sich nach oben an die Plus-Eingangsdruckkammer 26 anschließt.

Die Minus-Eingangsdruckkammer 27 ist mittels einer ebenfalls großflächigen, elastischen Membran nach unten gegenüber einer Integrationskammer 33 des Verstärkers 3 abgeschlossen, die über eine Verzögerungsleitung 34 mit einer Drossel 36 mit zur Einstellung der Integrationszeit des Verstärkers einstellbarem Strömungswiderstand an den Ausgang 35 eines pneumatischen 1/1-Druckverstärkers 5 angeschlossen ist, dessen Eingangssignal der Druck am Ausgang 37 der Ausgangssignalkammer 31 ist Die Verzögerungsleitung 34 könnte auch direkt an den Ausgang 37 des Differenzverstärkers angeschlossen sein. Die beiden

federnden Membranen 29 und 32, die die Trennwände zwischen der Ausgangssignal-Druckkammer 31 und der Plus-Eingangsdruckk?mmer 26 einerseits und zwischen der Minus-Eingangsdruckkammer 27 und der Integrationskammer 33 andererseits bilden, sind in ihrem mittleren Bereich durch Platten 38 und 39 verstärkt, die durch einen sich in axialer Richtung der Verstärkereinheit erstreckenden Stab 41, der durch eine Öffnung 42 mit geringem lichtem Querschnitt der Trennwand 28 hindurchtritt, starr miteinander verbunden sind. Die Öffnung 42 ist mittels einer an dem Stab 41 befestigten und am Rand der Öffnung 42 eingespannten nachgiebigen Durchführung 43 dicht verschlossen. Zwischen der Verstärkungsplatte 39 der unteren federelastischen Membran 32 und dem Boden der Integrationskammer

33 ist koaxial mit dem Stab 41 eine Druckfeder 44 eingespannt, deren Vorspannung von außen einstellbar ist.

Die Ausgangssignal-Druckkammer ist mit einer Ventileinrichtung 50 versehen, die in einer noch näher zu erläuternden Weise durch die Hub- und Senkbewegung des Membranpakets 29,32 derart gesteuert ist, daß sich der Druck in der Ausgangssignalkammer erhöht bzw. erniedrigt, wenn sich das Membranpaket 29,32 in der Plus-Richtung nach oben bzw. in der Minus-Richtung nach unten bewegt. Über eine Vordruckleitung 51 mit einen ggf. gesteuert einstellbaren Strömungswiderstand 53 ist die Ausgangssignal-Druckkammer 31 an eine Vordruckkammer 52 des nicht dargestellten pneumatischen Hilfsenergiesystems angeschlossen.

Mittels einer lediglich gestrichelt schematisch angedeuteten, die Schwenkbewegung der Prallplatte 7 gegensinnig zur Meßgrößenänderung beeinflussenden Gegenkopplungseinrichtung 130, die eine an der Prallplatte 7 angreifende Balgeinrichtung 131 und eine die Balgeinrichtung mit dem Eingang der Integrationskammer 33 verbindende, von der Verzögerungsleitung

34 abzweigende Druckleitung 132 umfaßt, wird mit einem geeigneten Rückkopplungsgrad das Ausgangssignal y des Verstärkers 3 auf dessen Eingang zurückgekoppelt. Der Verstärker 3 liegt somit im Vorwärtszweig einer nach dem Rückkopplungsprinzip arbeitenden gegengekoppelten Meßverstärkereinrichtung.

Der Differenzverstärker 3 kann entweder als Drosselverstärker oder als Alternativverstärker ausgebildet sein. Der Differenzverstärker 3 ist in seinen Einzelheiten in der F i g. 3 dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile der F i g. 1 und 3 mit gleichen Bezupszahlen belegt sind.

Das Gehäuse 57 des Verstärkers hat einen quadratischen Grundriß und ist aus übereinander angeordneten, massiven Platten 58, 59, 61, 62 und 63 mit gleicher quadratischer Grundfläche zusammengesetzt, die den Kammern 26, 27, 31, 33 und 52 des Verstärkers entsprechende zylindrische bzw. axialsymmetrische Ausfräsungen und Ausdrehungen aufweisen, die koaxial übereinander angeordnet sind, wie aus der Fig.3 deutlich zu ersehen ist. Die obere Membran 29, die die Ausgangssignal-Druckkammer 31 von der Plus-Eingangsdruckkammer 26 trennt, ist als tiefgezogenes Membranpaket ausgebildet, mit einer oberen Teilmembran 64 und einer unteren Teilmembran 66, die durch einen äußeren Distanzring 67 und ein zentrales, im Querschnitt flach doppel-T-förmigen Distanzstück 68 mit einem massiven vertikalen Mittelbalken 69 im Abstand voneinander gehalten sind. Der massive Mittelbalken 69 des zentralen Distanzstückes 68 weist eine horizontale Querbohrung 71 auf, in die eine abgestufte axiale Bohrung 72, die in ihrem unteren Teil enger ist, einer von oben her in das zentrale Distanzstück 68 eingesetzten Büchse 73 mündet die in s deutlichem Abstand von der oberen Begrenzungswand von der Ausgangssignal-Druckkammer 31 endet. Die Stufe 74 der Bohrung 72 bildet einen Ventilsitz für eine untere Ventilkugel 76, die über einen durch eine koaxiale Bohrung 77 in der oberen Begrenzungswand

ίο 78 der Ausgangssignal-Druckkammer 31 hindurchtretenden Stab 79 starr mit einer zweiten Ventilkugel 81 verbunden ist, deren Ventilsitz durch den oberen Rand 82 der Deckenbohrung 77 gebildet ist Dieser Ventilsitz ist in einer oberen, im wesentlichen zylindrischen Vertiefung der die Ausgangssignal-Druckkammerwände bildenden Gehäuseplatte 62 angeordnet, welche Vertiefung 83 nach oben durch die Deckplatte 63 des Verstärkers abgeschlossen ist, die mit einem Vordruckkanal 84 versehen ist, über den unter dem Vordruck stehende Luft in die durch die Vertiefung 83 gebildete Vordruckkammer 52 einströmen kann. Die hantelartig miteinander gekoppelten Ventilkugeln 76 und 81 und die ihnen zugeordneten Ventilsitze 74 und 82 bilden zwei durch diu Membranbewegung gesteuerte Ventile 49 und 73, die die Ventileinrichtung 50 zur Ausgangssignaldruckeinstellung in der Ausgangssignal-Druckkammer darstellen. Bewegt sich die Hantel 76, 79, 81 nach oben, so kann unter höherem Druck stehende Luft aus der Vordruckkammer 52 in die Ausgangssignal-Druckkammer 31 einströmen. Das untere Ventil 49 ist dabei geschlossen. Bewegt sich das Membranpaket 29, 32 nach unten, so kann die unter dem relativ höheren Druck stehende Luft in der Ausgangssignal-Druckkammer 31 durch die untere gestufte Bohrung 72 und die Querbohrung 71 in den Raum zwischen den beiden Teilmembranen 64 und 66 strömen und durch eine Kapillarbohrung 86 in dem äußeren Distanzring 67 gegen den Außendruck abgeblasen werden. Während der Auf- und Abwärtsbewegung der Ventilhantel 76,79, 81 wird diese durch eine Blattfeder 87, die sich an der Oberseite der oberen Ventilkugel 81 abstützt, in ihrer richtigen Lage gehalten. Das ortsfeste Ende der Blattfeder 87 ist auf einer Stufe 88 der Vordruckkammer 52 eingespannt. Die Außenwände der Ausgangssignal-Druckkammer 31, der Eingangs-Druckkanimern 26 und 27, der Integrationskammer 33 und der Distanzring 67 der Doppelmembran 29 weisen miteinander fluchtende Bohrungen 89 auf, in die ein Stahlröhrchen 91 eingesetzt ist, das einen Abschnitt der mit der Ausgangssignal-Druckkammer 31 und der Integrationskammer 33 kommunizierenden Verzögerungsleitung 34 bildet, die in der dargestellten Weise durch horizontale und vertikale Bohrungen 92 und 93 in dem Verstärkergehäuse ergänzt ist. Mittels einer in die untere Querbohrung 93 der Integrationskammerwand 58 eingesetzten, nicht dargestellten Drossel ist die Integrationszeit des Verstärkers einstellbar. Soweit Bohrungen in dem Verstärkergehäuse nach außen dicht abgeschlossen sein müssen, sind sie durch eingeschlagene Dichtungskugeln 94, % oder O-Ringe 97 und 98 abgedichtet. In einer axialen Gewindebohrung 99 im Boden der Integrationskammer 33 sitzt eine von außen betätigbare Madenschraube 101, an der sich das eine Ende der mit ihrem anderen Ende an der Verstärkungsplatte 39 der unteren Verstärkermembran anliegenden Spiral-Druckfeder 44 abstützt, durch deren Vorspannung die Rückstellkraft für das Membranpaket 29, 32 einstellbar ist. Die Gewindebohrung 99 ist mittels eines schraubbar

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anpreßbaren Blindflansches 102 und eines O-Ringes Gleichgewichtslage wieder ein und der AusgangssignaJ-dicht verschließbar. druck y ist entsprechend der Meßgrößenänderung

Das bei einer Änderung der Meßgröße auftretende vermindert

Arbeitsspiel dieser Vorrichtu ig ist unter der Annahme, Der in der F i g. 3 dargestellte Differenzverstärker hat

daß die beiden Strahldüsen 8 und 9 mit gleichem 5 den folgenden Frequenzgang:
Vordruck betrieben werden, dieselbe Prallplattenhub- Ü + Tpil + T p))

Zwischensignalkennlinie aufweisen und daß sich das F = V₁

Membranpaket 29, 32 am Beginn des Arbeitsspieles in ^p ^u'"*" ^y'⁺ ^y< ¹O ⁺ ^ ^y< '<

seiner einem konstanten Ausgangssignal y entsprechen- wobei die einzelnen Größen die folgende Bedeutung den Gleichgewichtslage befindet, im wesentlichen das io haben:
folgende: Eine Zunahme der Meßgröße χ bewirkt eine

Schwenkbewegung der Prallplatte 7 in der Plus-Rich- T-, = Integrationszeitkonstante
tung des Doppelpfeils. Dadurch erhöht sich der 7* = Eingangszeitkonstante
Zwischendruck in der Zwischensignalleitung 21 und T_e = Ausgangszeitkonstante (lastabhängig)
damit in der Plus-Eingangsdruckkammer 26. Gleichzei- 15 V, = statischer Verstärkungsfaktor
tig erniedrigt sich der Druck in der Zwischensignallei- ρ = j ■ w(j— imaginäre Einheit,
tung 22 der gegenüberliegenden Strahldüse 9 und damit w= Frequenz des Eingangssignals),

auch in der Minus-Eingangsdruckkammer 27. Der

Betrag der Druckänderung ist wegen der nicht-linearen Anstelle des Düsenprallplattensystems 7, 8, 9 der

Prallplattenhub-Zwischensignalkennlinie der Strahldü- 20 F i g. 1 kann als Meßwertumformer auch das in der sen 8 und 9 verschieden und größer in derjenigen Fig.2 dargestellte pneumatische Potentiometer 103 Zwischensignalleitung 21, in der die Druckerhöhung verwendet werden. Das pneumatische Potentiometer eintritt. Der Druckunterschied in den Eingangs-Druck- 103 umfaßt ein im wesentlichen halbkreisförmig kammern 26 und 27 führt nun dazu, daß sich das gebogenes Rohr 104 mit einem längs einer mittleren Membranpaket 29, 32 dessen Bewegung durch eine 25 Mantellinie des Rohres 104 verlaufenden schmalen einzige Kraftkonstante beschrieben werden kann, aus Schlitz 106, der im Bereich der Auslaßstutzen 107 und seiner Gleichgewichtslage nach oben bewegt, wobei 108 des Rohres 104, an denen zu den beiden das Steuerventil 53 geöffnet wird und Druckluft aus der Eingangskammern 26 und 27 führende Druckleitungen Vordruckkammer 52 in die Ausgangssignalkammer 31 angeschlossen werden können, endet. Am Ende eines einströmt. Der Druck in der Ausgangssignaldruckkam- 30 um den Krümmungsmittelpunkt 109 des Schlitzes 106 mer 31 erhöht sich, wobei das Membranpaket 29,32 in etwa in dessen Ebene schwenkbaren Zuluftstromes 111, der entgegengesetzten oder Minus-Richtung wieder auf ist eine in das Rohr 104 mündende Auslaßdüse 112 seine Gleichgewichtslage zu ausweicht Die Druckerhö- angeordnet, durch die ein Zuluftstrom, der dem starren hung in der Ausgangssignal-Druckkammer 31 teilt sich Zuluftrohr 111 über eine flexible Anschlußleitung 113 mit zeitlicher Verzögerung über die Verzögerungslei- 35 zugeführt ist, mit einem bestimmten Vordruck in das tung 34 mit der Drossel 36 der Integrationskammer 33 Innere des Rohres 104 einströmt. Dieser Zuluftstrom mit, in der der Druck ebenfalls ansteigt und das verteilt sich auf die beiden Zweige des Potentiometers Membranpaket 29, 32 wieder in der Plus-Richtung zu 103, die durch die beiden Abschnitte zwischen der verschieben sucht. Das durch das Membranpaket Auslaßdüse 112 und den beiden Auslaßstutzen 107 und gebildete elastische Glied nimmt solchermaßen wieder to 108 gebildet sind. Der an den Auslaßstutzen 107 und 108 seine Gleichgewichtslage ein, in der in der Ausgangssi- herrschende Druck ist dann durch die Länge der beiden gnal-Druckkammer dann ein entsprechend der Erhö- Rohrzweige bestimmt und um so größer, je kleiner der hung der Meßgröße χ erhöhter Ausgangssignaldruck y Abstand des Auslaßstutzens 107 oder 108 von der herrscht. Während dieses ganzen Vorgangs ist das Auslaßdüse 112 ist Einer Meßgröße χ proportionale Auslaßventil 49 geschlossen. «5 Schwenkbewegungen des Zuluftrohres 111 bzw. der

Verringert sich andererseits die Meßgröße, so führt Auslaßdüse 112 erzeugen dann in analoger Weise wie dies analog zu einer Erhöhung des Druckes in der das Düsen-Prallplattensystem 7, 8, 9 der Fig. 1 sich Minus-Eingangs-Druckkammer 27 und zu einer Vermin- gegenphasig ändernde Druck-Zwischensignale, die zur derung des Druckes in der Plus-Eingangs-Druckkam- Erfassung der Meßgröße dem Differenzverstärker 3 mer 26, wobei sich das elastische Glied 29, 32 in der 50 zugeleitet werden können. Eine geeignete Übertragung Minus-Richtung nach unten bewegt und das Auslaßven- der Meßgröße auf das Zuluftrohr 111 ist in der Fi g. 2 til 49 öffnet. Der Druck in der Ausgangssignal-Druck- durch ein einfaches Gelenkgetriebe 114 angedeutet. Es kammer 31 nimmt dadurch rasch ab, so daß das versteht sich, daß das pneumatische Potentiometer auch Auslaßventil 49 zunächst wieder geschlossen wird. durch ein gerades Rohr mit einer in seiner Längsrich-Durch den zeitlich verzögerten Druckausgleich über die 55 tung verschiebbar an demselben geführte Auslaßdüse Verzögerungsleitung 34 steigt dann der Druck in der mit flexiblem Zuluftanschluß verwirklicht sein könnte.
Ausgangssignal-Druckkammer wieder an und das Übliche Werte des Zuluftdrucks, mit denen die

Auslaßventil 49 wird wieder geöffnet. Durch ggf. beschriebenen Prallplattensysteme und der Differenzmehrfache Wiederholung dieses Arbeitsspieles nimmt verstärker betrieben werden, liegen im Bereich von schließlich das Membranpaket 29, 32 sowohl in der 60 1-3 bar, die Druckwerte der Zwischensignale sind Ausgangssignal-Druckkammer als auch in der Integra- entsprechend niedriger und liegen etwa zwischen tionskammer 33 bei vermindertem Druck seine 100 mbarund 1 — 2 bar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erfassung einer Meßgröße mit einem Meßwertumformer, der mindestens ein erstes für die Meßgröße charakteristisches Zwischensignal an einen pneumatischen Verstärker abgibt, der ein mit einer Verzögerung gegenüber dem Zwischensignal behaftetes als Nutzsignal verwendbares Ausgangssignal erzeugt, wobei der Meßwertumformer ferner ein zweites, für die Meßgröße χ charakteristisches Zwischensignal erzeugt, das sirh gegenphasig zu dem ersten Zwischensignal ändert, wobei jedes dieser Zwischensignale je einem Eingang des Verstärkers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (3) als Differenzverstärker mit integrierendem Verhalten ausgebildet ist, daß das dem einen Eingang (23) des Dijferenzverstärkers zugeführte Zwischensignal den Differenzverstärker stets im Sinne einer Vergrößerung und daß das dem anderen Eingang (24) des Differenzverstärkers zugeführte Zwischensignal den Differenzverstärker stets im Sinne einer Verkleinerung seines Ausgangssignals y ansteuert, so daß dieses Ausgangssignal im wesentlichen einer gerichteten Differenz der Zwischensignale proportional ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (3) bei hohen und mittleren Frequenzen des von dem Maßwertumformer (2) erzeugten Zwischensignals einen sehr niedrigen Verstärkungsgrad aufweist und erst bei Frequenzen, die kleiner sind als die mechanischen Eigenfrequenzen des Meßwertumformers (2) seine volle Verstärkung entfaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationszeit des Differenzverstärkers (3) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach eine.m der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertumformer (2) zwei Strahldüsen (8 und 9) und eine zwischen denselben befindliche, bewegliche Prallplatte (7) umfaßt, die sich entsprechend dem Änderungssinn der Meßgröße auf die eine oder die andere Strahldüse (8 oder 9) zu bewegt, deren Austrittsstrahlen gegensinnig auf die Prallplatte (7) zu gerichtet sind, wobei die Strahldüsen so angeordnet sind und mit einem solchen Vordruck betrieben werden, daß von einer mittleren Stellung der Prallplatte (7) aus gemessen gleiche Bewegungshübe derselben in Richtung auf die eine oder andere Strahldüse (8 oder 9) bei beiden Düsen (8 und 9) zu derselben Änderung ihres an dem Plus-Eingang (23) und dem Minus-Eingang (24) des Differenzverstärkers (3) angekoppelten Zwischendruckes führen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strahldüsen (8 und 9) identisch ausgebildet sind, symmetrisch zu einer mittleren Stellung άτ Prallplatte (7) angeordnet sind und mit gleichem Vordruck betrieben werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (7) des Meßwertumformers (2) eine mit der Meßgrößenänderung gleichsinnige Schwenkbewegung um eine im Abstand von der gemeinsamen Achse der beiden Strahldüsen (8,9) in der rechtwinklig zu dieser Achse verlaufenden Mittelebene der Düsen liegende Schwenkachse (6) ausführt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

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65 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertumformer ein pneumatisches Potentiometer (103) vorgesehen ist, dessen Widerstandszweige (107, 112 und 108, 112) gleich bzw. gegensinnig mit der Meßgröße veränderbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Potentiometer (103) als ein mit einem schmalen Längsschlitz (106) versehenes Rohr (104) ausgebildet ist, dem über eine gleichsinnig mit der Meßgrößenänderung entlang des Schlitzes (106) verschiebbare Auslaßdüse (112) ein Zuluftstrom abgeleitet ist wobei jeweils das eine Ende (107 oder 108) des Rohres mit dem Plus-Eingang (23} und das andere Ende (109) des Rohres mit dem Minus-Eingang (24) des Differenzverstärkers (3) verbunden ist

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem als Druckdifferenzverstärker ausgebildeten Differenzverstärker, mit einer Plus-Eingangsdruckkammer und einer Minus-Eingangsdruckkammer für je eines der Druck-Zwischensignale des Meßwertumformers sowie mit einer Ausgangsdruckkammer, in der der Ausgangssignaldruck herrscht und mit einer über eine Drossel mit einstellbarem Strömungswiderstand mit der Ausgangsdruckkammer verbundenen Integrationskammer, in der der Druck mit zeitlicher Verzögerung dem in der Ausgangsdruckkammer herrschenden Druck folgt, wobei die in den einzelnen Kammern herrschenden Drücke durch ein Differenzmeßwerk in parallel und antiparallel zueinander gerichtete Kräfte umgewandelt werden, deren Resultierende mittels eines elastischen Gliedes in den Hub eines Stellgliedes umgewandelt werden, das eine Ventileinrichtung zur Einstellung des meßgrößenproportionalen Druckes in der Ausgangssignalkammer betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied durch den in der Plus-Eingangsdruckkammer (26) und den in der Integrationskammer herrschenden Druck gleichsinnig in der zu einer Vergrößerung des Ausgangssignaldrucks führenden Plus-Richtung seines Hubes und durch die in der Minus-Eingangsdruckkammer (27) und in der Ausgangsdruckkammer (31) herrschenden Drücke in der gegensinnigen Minus-Richtung beaufschlagt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (49, 53) eine Verbindungsleitung zwischen der Ausgangssignal-Druckkammer (31) und einer Vordruckkammer (52) mit höherem Druck öffnet, wenn sich das Stellglied unter dem Einfluß des in der Plus-Eingangsdruckkammer (26) ansteigenden Druckes aus seiner einem konstanten Ausgangssignaldruck entsprechenden Gleichgewichtsstellung in der Plus-Richtung bewegt, und diese Verbindungsleitung wieder sperrt und einen mit der Ausgangssignaldruckkammer (26) kommunizierenden Auslaßkanal (72,71,86) öffnet, wenn sich das Stellglied unter dem Einfluß des in der Minus-Eingangsdruckkammer ansteigenden Druckes aus seiner Gleichgewichtslage heraus in der Minus-Richtung bewegt, wobei der Auslaßkanal so lange geöffnet bleibt, bis das Stellglied wieder seine dem neuen, der Meßgröße proportionalen Ausgangssignaldruck entsprechende Gleichgewichtslage eingenommen hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch

gekennzeichnet, daß die Ausgangssignaldruckkam- angeordnet ist.

mer über einen ersten Strömungswiderstand an eine Vordruckleitung des pneumatischen Hilfsenergiesystems angeschlossen ist und über einen zweiten Strömungswiderstand mit dem Außenraum kommu- "> niziert und daß mindestens einer der beiden Strömungswiderstände proportional zu dem meßgrößenproportionalen Hub des Stellgliedes veränderbar ist,

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden i< Anspräche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzmeßwerk als ein unter dem Einfluß der in den Kammern des Verstärkers und einer Rückstellkraft ausweichendes Membranpaket (29, 32) aus starr miteinander gekoppelten Membranen (29 und ι '· 32) ausgebildet ist, mit einer ersten Membran (29), die die gemeinsame Trennwand zwischen der Integrationskammer (33) und der Minus-Eingangsdruckkammer (27) bildet, welche Membranen (29 und 32) mittels eines die zwischen ihnen übereinan- -" der angeordneten Eingangs-Druckkammern (26 und 27) durchquerenden Stabes (41) starr miteinander verbunden sind, der durch eine Öffnung der im wesentlichen starren Trennwand der beiden Eingangs-Druckkammern (26 und 27) hindurchtritt, -''> wobei der ringförmige Spalt (42) zwischen dem Verbindungsstab (41) und dem Rand der Trennwandöffnung mittels einer Durchführung (43) abgeschlossen ist, deren dem Druck in beiden Eingangs-Druckkammern (26 und 27) ausgesetzte Fläche wesentlich ι» kleiner ist als diejenige der beiden großflächigen Membranen (29 und 32) des Differenzmeßwerks.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der zweiten, dem Druck in der Integrationskammer (33) ausgesetzten s"¹ Membran (32) kleiner ist als diejenige der ersten Membran (29).

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückstellkraft für das Membranpaket (29, 32) mittels ■'<> einer zwischen der zweiten Membran (32) und einer in der gegenüberliegenden Wand der Integrationskammer (33) schraubbar dicht geführten Stellschraube (101) abgestützten Druckfeder (44) einstellbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (49, 53) einen in der Ausnehmung der TrennwanJ zwischen der Ausgangssignal-Druckkammer (31) und einer Vorderdruckkammer (52) angeordneten, ortsfesten Einlaßventilsitz (82) für eine erste Ventilkugel (81) aufweist, die durch eine Stange (79) hantelartig mit einer zweiten Ventilkugel (76) für einen Auslaßventilsitz (74) verbunden ist, der auf einem mit der ersten Membran (29) fest verbundenen Block (73) angeordnet ist und mit der Auslaßöffnung (86) der >> Ausgangssignal-Druckkammer (31) kommuniziert, wobei die Ventilkugeln (76 und 81) mittels einer sich an der ersten Ventilkugel (81) abstützenden Haltefeder (87) in ihrer jeweiligen Arbeitsstellung gehalten sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran (29) als Membranpaket mit zwei übereinander angeordneten Teilmembranen (64 und 65) ausgebildet ist, zwischen denen ein Abstandsstück (68) mit einem ^b5 mit dem Auslaßventil (49) und der zwischen den Teilmembranen (64 und 66) angeordneten Auslaßöffnung (86) kommunizierenden Auslaßkanal (71) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Meßgröße mit einem Meßwertumformer, der mindestens ein erstes für die Meßgröße charakteristisches Zwischensignal an einem pneumatischen Verstärker abgibt, der ein mit einer Verzögerung gegenüber dem Zwischensignal behaftetes, als Nutzsignal verwendbares Ausgangssignal erzeugt, wobei der Meßwertumformer ferner ein zweites, für die Meßgröße χ charakteristisches Zwischensignal erzeugt, das sich gegenphasig zu dem ersten Zwischensignal ändert, wobei jedes dieser Zwischensignale je einem Eingang des Verstärkers zugeführt wird.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 16 23 680 bekannt Bei der dort gezeigten Vorrichtung ist ein Flügel vorgesehen, der in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße wahlweise eine von zwei Luftzuführungsleitungen unterbrechen kann, welche ein pneumatisches Relais ansteuern. Dabei wird jeweils nur durch eine dieser Luftzuführungsleitungen ein entsprechendes Ventil in dem pneumatischen Re!ais geöffnet. Die Ausgänge dieses Relais wirken über verschiedene Aggregate, insbesondere einen umsteuerbaren Druckluftmotor und ein Zahnradgetriebe, auf ein die Zustandsgröße anzeigendes Element zurück. Diese bekannte Vorrichtung dient dazu. Änderungen der Daten einer Energiequelle zu neutralisieren, so daß sie sich nicht als Fehler bei der Anzeige bzw. der Einstellung des gesteuerten Geräts auswirken und stets automatisch das Gleichgewicht des Systems in der Nullstellung herstellen.

Die genannte Vorrichtung arbeitet als Regler zur Konstanthaltung einer Zustandsgröße. Vorrichtungen der genannten Art werden jedoch auch für einen anderen Zweck, nämlich als Meßwertumformer in Reglern zur Erfassung des Ist-Wertes der Regelgröße verwendet. Als Meßwertumformer dient dabei vielfach ein Düsen-Prallplattensystem, dessen Prallplatte eine der Meßgrößenänderung proportionale Regelung in Richtung auf die Düse und/oder von der Düse weg ausführt, aus der ständig ein im Mittel rechtwinklig auf die Prallplatte gerichteter Luftstrahl austritt. Die Düse wird über eine Vordrossel aus einer Vordruckleitung eines pneumatischen Hilfsenergiesystems, in der ein möglichst konstanter Vordruck herrschen soll, gespeist. Änderungen des Abstandes der Prallplatte von der Düsenöffnung haben dann wegen der »Rückwirkung« des Luftstrahles auf die Düse zur Folge, daß sich der Zwischendruck in einem Leitungsabschnitt zwischen der Vordrossel und der Düsenöffnung im Takt mit der Meßgröße ändert, wobei eine Verminderung des Abstandes Düsenöffnung —Prallplatte eine Vergrößerung dieses Zwischendruckes zur Folge hat und eine Vergrößerung dieses Abstandes eine Verminderung desselben. Wegen der bekannten Nichtlinearität der Zwischendruck/Prallplattenhub-Kennlinie eines Düsen-Prallplattensystems führt eine von einer bestimmten Ausgangsstellung der Prallplatte aus erfolgende Annäherung derselben an die Düsenöffnung zu einer betragsmäßig größeren Änderung des Zwischendruckes, der sich dabei erhöht, als wenn die Prallplatte sich von derselben Ausgangsstellung aus um dieselbe Wegstrecke von der Düsenöffnung entfernt, wobei der Zwischendruck erniedrigt wird.

Diese Asymmetrie der Zwischendruckänderung be-