DE4025414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Regler zum Regeln der Zufuhr von Gas durch einen Kanal in einen Raum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekanntlich werden Drosseln eingesetzt, um den Strom von temperierter Luft oder Gas durch einen Kanal in einen definierten Bereich, der mit temperierter Luft versorgt werden soll, zu steuern und die Durchflußmenge, die auf ein pneumatisches Signal von dem Thermostaten in dem definierten Bereich anspricht, einzustellen, wobei das Thermostatsignal der gewünschten Temperatur in dem Bereich entspricht. Dies wird erreicht durch die Erzeugung eines ersten pneumatischen Signals, welches dem Geschwindigkeitsdruck (Gesamtdruck minus statischer Druck) in dem Kanal entspricht, durch Vergleich dieses ersten Drucksignals mit einem zweiten pneumatischen Signal von dem Thermostaten, durch Erzeugung eines dritten pneumatischen Signals, welches der Differenz zwischen den ersten zwei Signalen entspricht, und durch die Zuleitung dieses dritten Signals auf ein Drosselstellglied, um die Drossel, entsprechend diesen Druckdifferenzen zu öffnen oder zu schließen. Siehe dazu die US-Patentschriften: 37 19 321, 39 41 310, 40 77 567, 43 84 492 und 44 67 956.

Es ist auch bekannt, daß die aktuelle Luftgeschwindigkeit in einem Rohr mit der Quadratwurzel des Luftgeschwindigkeitsdruckes in dem Rohr variiert.

In der Vergangenheit wurde, um eine lineare Beziehung zwischen der aktuellen Luftgeschwindigkeit in einem temperierte Luft enthaltenden Rohr und einem pneumatischen Signal von einem Thermostaten zu erzielen, ein pneumatisches Signal, welches die Quadratwurzel des Geschwindigkeitsdruckes repräsentiert, erzeugt und in einer Differentialdruckmeßvorrichtung mit einem pneumatischen Signal von dem Thermostaten verglichen (US-PS 43 84 492). Solche eine Vorrichtung erwies sich zwar als sehr wirkungsvoll, war aber für bestimmte Anwendungen zu teuer.

Andere dem Anmelder bekannte Patente, von denen einzelne Elemente teilweise in Kombination bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wurde, sind die US-Patentschriften 42 63 931 und 42 64 035.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler zu schaffen, mit dem eine lineare Beziehung zwischen der tatsächlichen Gasgeschwindigkeit in einem Kanal einerseits und einem beliebigen pneumatischen Signal andererseits erzielt wird, das einer anderen meßbaren Größe linear proportional ist. Dabei soll der vorstehend erwähnte Regler (US-PS 43 84 492) vereinfacht werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird in einem ersten Komparator, also in einer Vorrichtung zum Erzeugen eines pneumatischen Signals, das dem Druckunterschied zweier Signale entspricht, ein erstes pneumatisches Steuersignal, das dem Geschwindigkeitsdruck des Gases in dem Kanal linear proportional ist, mit einem zweiten pneumatischen Steuersignal verglichen, das dem Quadrat des Steuersignals proportional ist, das der anderen meßbaren Zustandsgröße entspricht. Entsprechend der Differenz zwischen den beiden Steuersignalen wird in einer von dem Komparator angesteuerten Vorrichtung ein pneumatisches Stellsignal erzeugt, das der tatsächlichen Gasgeschwindigkeit in dem Kanal und der anderen meßbaren Größe des Gases linear proportional ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In einer bevorzugten Anwendung handelt es sich bei dem Gasvolumenstrom um erwärmte Luft, die einem Raum zugeführt wird. Dabei ist die andere meßbare Zustandsgröße der Luft die Temperatur, die in einem in dem Raum angeordneten Thermostaten gemessen wird. Der Thermostat liefert ein pneumatisches Signal an den Regler. Aus diesem Signal wird ein zweites pneumatisches Steuersignal erzeugt, das die Membran eines zweiten Komparators beaufschlagt. Beide Steuersignale beaufschlagen somit jeweils einen Komparator, von dem eine Vorrichtung betätigt wird, in der das pneumatische Stellsignal für eine Drossel in dem Kanal erzeugt wird. Auf diese Weise läßt sich einfach der Luftstrom in dem Kanal entsprechend der Anforderung des Thermostaten regeln.

Bekanntlich variiert die aktuelle Luftgeschwindigkeit V in einem Rohr mit der Quadratwurzel des Geschwindigkeitsdrucks P in dem Rohr. Der Geschwindigkeitsdruck P ist gleich dem Gesamtdruck H in dem Rohr minus dem statischen Druck L in diesem Rohr; oder

Der Geschwindigkeitsdruck P wird als das erste pneumatische Drucksteuersignal in dem erfindungsgemäßen Steuergerät verwendet.

Die Strömungsgeschwindigkeit durch eine Öffnung ist bekanntlich proportional zur Quadratwurzel des Druckes über der Öffnung; es ist ferner bekannt, daß die mittlere Strömungsgeschwindigkeit durch eine Kapillare direkt dem Druckunterschied entlang dieser Kapillare proportional ist.

Entsprechend der Erfindung wird ein pneumatisches Drucksignal X, welches direkt einem pneumatischen Signal T von einem Thermostat proportional ist, durch eine Kapillare in eine pneumatische Signalleitung geführt und durch eine Steueröffnung, die einstellbar sein kann, aus der Leitung in die Atmosphäre geleitet. Der Druck Y in dieser pneumatischen Signalleitung zwischen der Kapillare und der Steueröffnung wird als zweites pneumatisches Steuersignal in dem erfindungsgemäßen Regler verwendet.

Aus der obigen Darstellung folgt, daß der Strom f durch die Steueröffnung der Quadratwurzel des Druckes an der Öffnung gleicht; oder

Also ist der Strom f durch die Kapillare proportional dem Druckunterschied entlang der Kapillare; oder f = K₂ (X-Y). Der Strom durch die Kapillare fließt auch durch die pneumatische Signalleitung und ist deshalb der gleiche Strom, der die Steueröffnung verläßt. Deshalb ist

Es konnte aber gezeigt werden, daß das zweite pneumatische Drucksteuersignal Y sehr klein ist, verglichen mit dem thermostatischen Druckventil X, so daß effektiv

Also X²=K₄Y.

Da V, die aktuelle Luftgeschwindigkeit, mit der Quadratwurzel des Geschwindigkeitsdruckes P (das erste pneumatische Steuersignal) variiert und, da Y (das zweite pneumatische Steuersignal) mit dem Quadrat von X (eine lineare Darstellung des thermostatischen Druckes P) variiert, folgt, daß die Variationen in den ersten und zweiten pneumatischen Steuersignalen quadratische Darstellungen der aktuellen Luftgeschwindigkeit bzw. der Thermostattemperatur sind.

In einem Komparator wird das zweite pneumatische Steuersignal Y mit dem ersten pneumatischen Steuersignal P verglichen. Hieraus wird ein pneumatisches Stellsignal B erzeugt, das der Differenz zwischen Y und P entspricht. Das Signal B steuert ein Stellglied, um eine Drossel in dem Rohr zu schließen oder zu öffnen bis Y und P gleich sind; Y=P. An diesem Punkt ist V=K₅X.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der verschiedenen Komponenten eines pneumatischen Reglers für temperierte Luft, die durch eine Drossel in einen Raum, in dem die Temperatur kontrolliert werden soll, strömt,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform des Reglers,

Fig. 3 eine Druntersicht des Reglers nach Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 2,

Fig. 6 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in den Fig. 2 und 3,

Fig. 7 eine vergrößerte, vertikale Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 2 und

Fig. 8 eine vergrößerte, horizontale Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 6.

Ein pneumatischer, Regler 10 ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Der Regler erzeugt ein pneumatisches Stellsignal in einer Leitung 12 zu einem Stellglied 14, das eine Drossel 16 betätigt, die in einem Kanal oder einem Rohr 18 angeordnet ist, um temperierte Luft, die sich in Richtung des Pfeils 20 bewegt, in einem Raum 22 zu führen. Dieses pneumatische Stellsignal entsteht durch Vergleich eines ersten pneumatischen Steuersignals, welches das Quadrat der Geschwindigkeit des Luftstroms in dem Rohr 18 darstellt, mit einem zweiten pneumatischen Steuersignal, das das Quadrat des pneumatischen Signals von einem Thermostaten 24 im Raum 22 darstellt.

Eine erste Vorrichtung 30 zur Erzeugung des ersten pneumatischen Steuersignals, welches dem Geschwindigkeitsdruck in dem Rohr 18 entspricht, beinhaltet einen ersten Komparator 32, ein Pitotrohr 34, das den Gesamtdruck H des Luftstroms in dem Rohr 18 mißt, und ein Pitotrohr 36 zur Messung des statischen Luftdrucks L in dem Rohr, eine HD-Leitung 38, die von dem Pitotrohr 34 zu dem ersten pneumatischen Komparator 32 führt, und eine ND-Leitung 39, welche von dem Pitotrohr 36 zu dem ersten pneumatischen Komparator 32 führt.

Eine zweite Vorrichtung 40 zur Erzeugung des zweiten pneumatischen Steuersignals, das das Quadrat des von dem Thermostaten erzeugten pneumatischen Signals darstellt, hat eine Ventilanordnung 42 zur Erzeugung eines Drucksignals, welches linear zu dem von dem Thermostaten 24 erzeugten Drucksignal ist, eine Leitung 44 zum Anschluß des Thermostaten 24 an die Ventilanordnung 42 verläuft, eine Kapillare, hier als Kapillarrohr 46 gezeigt, eine Steuerleitung 48 zwischen der Ventilanordnung 42 und einem ersten Einlaß 47 des Kapillarrohres 46, eine Steueröffnung 50, als Teil eines Ventils 51 und eine zweite Leitung 52 zwischen einem Auslaß 46 des Kapillarrohres 53, der Steueröffnung 50 und einem zweiten pneumatischen Komparator 54.

Der erste pneumatische Komparator 32 und der zweite pneumatische Komparator 34 arbeiten zusammen und sind Teil einer pneumatischen Einrichtung 56 zum Erzeugen eines Stellsignals in der Leitung 12 zum Stellglied 14.

Abhängig vom pneumatischen Druck in der Hochdruckleitung 38, der Niederdruckleitung 39 und der Leitung 52 für das zweite pneumatische Steuersignal erzeugt die Vorrichtung 56 in der Leitung 12 zu dem Stellglied 14 ein pneumatisches Stellsignal, welches die Differenz zwischen dem ersten und zweiten pneumatischen Steuersignal darstellt. Dieses pneumatische Steuersignal steuert das Stellglied 14 und die Drossel 16 zur Regulierung des Volumens des Luftstroms in dem Rohr, um anzustreben, daß das erste und zweite pneumatische Steuersignal zueinander gleich gehalten werden.

Druckluft wird dem Regler 10 von einer geeigneten pneumatischen Quelle (nicht gezeigt) über eine Leitung 60 zugeführt. In einer typischen Anwendung kann dieser Versorgungsdruck zum Beispiel 1,4 bar betragen. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, wird diese Luft durch Durchflußbegrenzer 62 zu der Leitung 12 und zu der Steuerleitung 48 geführt. Ein zweiter Durchflußbegrenzer 64 ist in der Leitung 12 zwischen der Leitung 60 und dem Stellglied 14 angeordnet. In einer typischen Anwendung wurden Durchflußbegrenzer mit Öffnungen von 0,013 cm im Durchmesser als zufriedenstellend gefunden.

Die Leitung 60 ist direkt mit der Ventilanordnung 42 verbunden zur Erzeugung eines pneumatischen Signals, welches eine lineare Funktion des von dem Thermostaten abgegebenen Drucksignals darstellt.

Zwecks Klarheit der Darstellung und zum besseren Verständnis sind in der schematischen Darstellung der Fig. 1 die erste Vorrichtung 30, der erste pneumatische Komparator 32, der zweite pneumatische Komparator 54 und die Vorrichtung 56, in bezug auf die Darstellung dieser Bauteile in den Fig. 2 und 4 bis 8, vertauscht gezeigt. Die zweite Vorrichtung 40 ist jedoch in der schematischen Darstellung der Fig. 1 in bezug auf die Darstellungen in den Fig. 2 und 4 bis 8 in richtiger Weise dargestellt.

Gemäß Fig. 2 sind die Leitung 12, die Hochdruckleitung 38, die Niedrigdruckleitung 39, die Thermostatleitung 44 und die Versorgungsleitung 60 an einem oberen Abschnitt 66 des Gehäuses 68 angeschlossen.

Das Gehäuse 68 (Fig. 4) ist mit einer ersten Kammer 69 versehen, die von einer Membran 74 unterteilt ist. Die Leitung 38 mündet in eine Hochdruckkammer 70 und die Leitung 39 mündet in die Niedrigdruckkammer 72 des ersten Komparators 32. Die Membran 74 besteht aus einer starren Platte 76 und einem flexiblen, scheibenförmigen Ring 78. Ein vertikaler, gemeinsamer Schaft 80 ist fest am Mittelpunkt der Membran 74 auf der Platte 76 montiert und erstreckt sich von dort beidseits der Platte.

Strömt temperierte Luft durch das Rohr 18 in Richtung des Pfeils 20, so beaufschlagt der Gesamtdruck am Pitotrohr 34 die Hochdruckkammer 70, während der am Pitotrohr 36 wirkende statische Druck die Niedrigdruckkammer beaufschlagt. Daraus ergibt sich eine Nettokraft, die zu einer von der Hochdruckkammer 70 wegführenden Bewegung des Schaftes 80 führt. Eine Kalibrierungsfeder 82 sitzt auf dem Schaft 80, um auf diesen eine Kraft auszuüben, die einem Ausbalancieren des Schaftgewichtes und der anderen mit dem Schaft assoziierten Elemente dient, in der Art, daß die Membranen in einer horizontalen Ebene gehalten werden, wenn sie keiner Belastung unterliegen. Die abwärts gerichtete Kraft, resultierend aus der Subtraktion des statischen Druckes von dem Gesamtdruck, auf die Membran 74 stellt den Geschwindigkeitsdruck der durch das Rohr 18 strömenden Luft dar.

Die Ventilanordnung 42 (Fig. 5) zur Erzeugung eines pneumatischen Signals, welches eine lineare Funktion des von dem Thermostaten abgegebenen Drucksignals ist, hat einen Druckregler 84 mit einem Gehäuse 85 und einen Starteinstell-Regler 86 mit einem luftdichten Gehäuse 87. Eine Membran 88 erstreckt sich über einen unteren Abschnitt des Gehäuses 85 und unterteilt dieses in eine Kammer 89 und eine Kammer 91. Die Membran 88 stützt einen Ventilschaft 90, der einen Ventilkörper 92 trägt, welcher sich durch die Kammer 91 erstreckt. Eine an die Leitung angeschlossene Zuleitungskammer 94 ist unterhalb der Kammer 91 angeordnet und ist teilweise von einer Stützwand 95 begrenzt, die eine Ventilsitzfläche 96 bildet, welche den Ventilschaft 90 umgibt und mit dem Ventilkörper 92 zusammenwirkt, um den Luftstrom von der Zuleitungskammer 94 in die Kammer 91 zu steuern.

In der Kammer 89 stützt sich eine Feder 100 auf das obere Ende des Ventilschaftes 90 ab. Eine Leitung 102 mündet in die Kammer 91 über einen Durchflußbegrenzer 65 in der Thermostatleitung 44. Eine die Feder 100 spannende Einstellung 101, die vom oberen Ende des Thermostatzuleitungs- Stellgliedes 84 zugänglich ist, ermöglicht, die Spannung der Feder 100 zu verändern, so daß der Druck in der Kammer 91 und in der Leitung 102 auf einen vorbestimmten Versorgungsdruck bei offener Thermostatleitung 44 eingestellt werden kann. Es wurde zum Beispiel gefunden, daß ein Druck von 1,27 bar ausreichend ist. Um diese Einstellung vorzunehmen, ist eine Eichleitung 104 vorgesehen, so daß ein geeignetes Druckmeßgerät (nicht gezeigt) während der Einstellung des Druckreglers installiert werden kann. In den Zeichnungen ist diese Leitung 104 mit einer Kappe 106 verschlossen, wie es während des normalen Betriebes vorgesehen ist.

Eine Membran 110 unterteilt das Gehäuse 87 des Starteinstell-Reglers 86 in eine Kammer 112 und eine Kammer 114. Die Kammer 112 ist über einen Durchflußbegrenzer 62 in Verbindung mit der Leitung 60 und die Kammer 114 ist mit der Thermostatleitung 44 verbunden. Die Leitung 102 ist über einen Durchflußbegrenzer 65 an die Leitung 44 angeschlossen und verbindet die Kammer 91 des Druckreglers 84 mit der Kammer 114 des Starteinstell-Reglers 86.

Um den Einstellpunkt zu setzen, ist eine Eichleitung 116, die mit der Steuerleitung 48 verbunden ist, vorgesehen, so daß ein geeignetes Meßgerät (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann. In den Zeichnungen jedoch ist diese Leitung 116 mit einer Kappe 118 verschlossen, wie es während dem normalen Betrieb entspricht.

In der Kammer 112 des Starteinstell-Reglers 86 stützt sich eine Feder 120 auf einen mittleren Abschnitt der Membran 110. Eine Einstellung 121, zugänglich von dem oberen Teil des Starteinstell-Reglers 86, ermöglicht es die Spannung der Feder 120 zu verändern. Diese Einstellung 121 beinhaltet ein Druckentlastungsrohr 124 mit Außengewinde, welches an einem geschlitzten, äußeren Endabschnitt 126 zur Atmosphäre hin offen ist. Ein offener, innerer Endabschnitt 127 bildet eine Ventilsitzfläche 128 innerhalb der Kammer 112. Eine außen geschlitzte, mit Innengewinde versehene, federspannende Überwurfmutter 130 ist über das Gewinde auf das Rohr 124 gesetzt, um in Eingriff zu gelangen mit einem äußeren Ende der Feder 120.

Einteilig mit den Innenwänden der Kammer 112 ausgebildete Flanschmittel 132 sind vorgesehen, um die Überwurfmutter 130 am Rotieren zu hindern, wenn das Rohr 124 von außerhalb des Körpers 87 mit seinem geschlitzten, äußeren Endabschnitt 127 gedreht wird. Ein erhöhter mittlerer Abschnitt der Membran 110 wirkt mit der Ventilsitzfläche 128 zusammen und dient als Ventil 134.

Um den Regler 10 zu justieren zur Einstellung der Drossel 16, zum Beispiel auf eine Änderung des Thermostatdrucks von 0,211 bar wird der Thermostatdruck in der Thermostatleitung 44 auf 0,211 bar eingestellt und die Feder 120 des Starteinstell-Reglers wird mit der Einstellung 121 so eingestellt, daß der Druck in der Leitung 116 größer Null und weniger als 0,021 bar beträgt.

Sind der Druckregler 84 und der Starteinstell-Regler 86 richtig eingestellt, so wird das Drucksignal in der Leitung 48 sich linear mit Veränderungen des Drucksignals in der Thermostatleitung 44 ändern.

Wie am besten in den Fig. 1 und 8 zu sehen ist, mündet die Leitung 48 in einen Einlaß 47 eines Kapillarrohres 53 und, am besten zu sehen in den Fig. 1 und 6, der Auslaß 46 des Kapillarrohres 53 ist offen zu der Steueröffnung 50 zur Atmosphäre. Die Leitung 52 verbindet das Kapillarrohr 53 mit der Öffnung 50 und mit dem zweiten Komparator 54.

In Fig. 4 ist deutlich zu sehen, daß innerhalb des Gehäuses 68 der zweite Komparator 54 einen Hohlraum 135 hat und eine horizontale, flexible Membran 136, welches den Hohlraum in eine an die Leitung 52 angeschlossene Kammer 140 und eine den atmosphärischen Druck ausbalancierende Kammer 142 trennt. Diese ausbalancierende Kammer 142 steht mit der Atmosphäre in Verbindung.

Eine starre Platte 144 der Membran 136 ist fest mit dem gemeinsamen Schaft 80 des Reglers 10 verbunden. Ein flexibler, scheibenförmiger Ring 146 verbindet die starre Platte 144 mit den Seitenwänden des Hohlraums 135 des zweiten Komparators 54.

Die Verstellung des Schaftes 80 aufgrund der auf die Membranen 74 und 136 einwirkenden Kräfte infolge der Drücke in den Kammern 70, 72, 140 und 142 werden mit der Einrichtung 56 abgegriffen.

Hierzu sind ein als Prallplatte dienender Hebel 150, ein Schneidenlager 152 am oberen Abschnitt 66 des Gehäuses 68 und eine Feder 154 vorgesehen, die sich an einer inneren Wand des Gehäuses 68 abstützt und die Eigengewichte der Teile ausbalanciert. Der Hebel 150 ist mit einer Öffnung 156 versehen, in der ein Vorsprung 158 des Schaftes 80 sitzt.

Auf der dem Lager 152 entgegengesetzten Seite des Hebels 150 ist eine Normal-offen/Normal-geschlossen-Schaltervorrichtung 160 angeordnet. Diese pneumatische Schaltervorrichtung kann jede gewöhnliche oder bevorzugte Konstruktion haben, wie sie in der Technik bekannt ist. Solch eine Schaltervorrichtung beinhaltet jedoch eine "Normal-geschlossen"-Entlüftungsdüse 162 und eine "Normal-offen"-Entlüftungsdüse 164. Ein der Feder 154 entgegengesetzter Endabschnitt des Hebels 150 erstreckt sich zwischen die zwei Düsen und ist etwas dünner ausgelegt als der Abstand zwischen den zwei Düsen beträgt.

Die Kalibrierungsfeder 82 ist in einer Verlängerung 166 des Gehäuses 68 befestigt. Die Kalibrierungsanordnung 168 besteht aus einer Mutter 170, welche die Feder 82 an den Schaft 80 drückt, und einer Schraube 172, welche über ein Gewinde in die Mutter 170 eingesetzt ist. An der Verlängerung 166 sind Flanschteile 174 angeformt, die mit den äußeren Enden der Mutter 170 zur Verhinderung deren Drehung zusammenwirken, wenn die Schraube 172 gedreht wird, um die Spannung der Feder 82 einzustellen. Diese Einstellanordnung 168 kann zur Positionierung des Vorsprunges 158 des Schaftes 80 benutzt werden, um ihn in enger Nachbarschaft zu der Unterseite des Hebels 150 zu bringen.

Wie oben erläutert, ist das zweite pneumatische Signal in der Leitung 52 eine Funktion des Druckes längs des Kapillarrohres 46 und eine Funktion des Druckes an der Öffnung 50. Um den Bereich dieser Druckabfälle zu justieren, kann die effektive Größe der Öffnung 50 eingestellt werden. Es gibt verschiedene Wege, dies durchzuführen, aber ein sehr zufriedenstellender Weg wurde gefunden, der anhand der Fig. 6 und 8 verständlich wird.

Wie in Fig. 8 zu sehen ist, ist die Steueröffnung 50 eine sehr kleine kreisförmige Öffnung, die in einer Platte 180 ausgebildet ist. Der Betrag der Druckluft, der durch die Steueröffnung 50 strömt, wird von einer exzentrischen Einstellplatte 182 reguliert.

Ein Gehäuse 184 ist einteilig mit dem Gehäuse 68 verbunden und erstreckt sich von dort nach unten, wie in den Fig. 3, 4, 6 und 8 zu sehen ist. Dieses Gehäuse 184 wird teilweise von einer zylindrischen, inneren Wand 185 gebildet, die mit einer die Platte 180 ausrichtenden Nut 186 versehen ist. An der Platte 180 ist ein positionierender Vorsprung 188 ausgebildet, der exakt in die Nut 186 paßt, um so die Platte 180 im Gehäuse 184 drehfest zu halten. Eine Schraube 190 ist mittig in dem Gehäuse 184 eingeschraubt. Eine Nockenscheibe 192 hat eine zentrale Öffnung 193 mit einem Durchmesser, der die Schraube 190 exakt aufnimmt und paßt mit einem zylindrischen, äußeren, positionierenden Flansch 194, eng in die innere, zylindrische Wand 185 des Gehäuses 184, wobei die Achse der den Bolzen aufnehmenden Öffnung und die Achse der äußeren Fläche des positionierenden Flansches 194 zusammenfallen.

Ein aufrechtstehender, exzentrischer, die Platte 182 positionierender Bund 196 an der Nockenscheibe 192 besitzt ein äußeres, zylindrisches Oberflächensegment 198, welches von einem äußeren, flachen Flächensegment 200 geschnitten wird.

Die exzentrische Platte 182 wird teilweise von einer äußeren, zylindrischen Fläche 202 begrenzt, und teilweise von einem inneren zylindrischen Flächensegment 204, welches von einem inneren, flachen Flächensegment 206 geschnitten wird. Die Größe und Gestalt der äußeren Flächen 198 und 200 des Bundes 196 sowie die inneren Flächen 204 und 206 der Platte 182 sind so beschaffen, daß sie gut ineinanderpassen, wenn die Platte 180 und die Platte 182 in dem Gehäuse 184 angeordnet werden, wobei die Nockenscheibe 192 durch die Platten und die Schraube 190 durch die zentrale Öffnung 193 in der Nockenscheibe 192 hindurchgeführt werden und die Schraube in dem Gehäuse 184 montiert wird.

Der Mittelpunkt des äußeren, zylindrischen Segmentes 198 des Bundes 196 ist etwas versetzt zu dem Mittelpunkt der Öffnung 193. Wenn zum Beispiel der Durchmesser der Steueröffnung 50 0,061 cm beträgt, kann der Unterschied zwischen dem Mittelpunkt des Segmentes 198 und dem Mittelpunkt der Öffnung 193 0,0305 cm betragen. Die Exzentrizität des Mittelpunktes des inneren, zylindrischen Segmentes 204 der Platte 182 zu dem Mittelpunkt der äußeren, zylindrischen Fläche 202 von dieser Platte kann ebenfalls 0,0305 cm betragen. Wie in Fig. 8 zu sehen ist, wird bei einer Drehung des Nockens 192 um 180° die Platte über Positionen bewegt, die die Öffnung 50 völlig abdeckt bzw. voll freilegt.

Mehrere Rippen 208 sind unten an dem Nocken 192 angeformt, siehe Fig. 3 und 6, und weisen auf Markierungen an dem äußeren Rand des Gehäuses 184. Somit können die Rippen 208 dazu benutzt werden, den Nocken 192 zu drehen, um die Platte 182 und die Steueröffnung 50 einzustellen.

Die Leitung 52 mündet auf die obere Seite der Platte 180, wie in Fig. 6 gezeigt, ist. Nachdem die Luft in der Leitung 52 die Steueröffnung 50 in der Platte 180 passiert hat, entweicht sie in die Atmosphäre über eine viel größere Öffnung oder Ausströmöffnung 210 in der Nockenscheibe 192, ohne den Druck zu beeinflussen, der in der Leitung 52 aufgrund des Luftstromes von dem Kapillarrohr 53 und des Luftstromes durch die Steueröffnung 50 entsteht.

Wenn der Regler in Betrieb ist, beaufschlagt das erste pneumatische Steuersignal, das den Geschwindigkeitsdruck in dem Rohr darstellt, beide Seiten der ersten Membran 74. Dieses Steuersignal verändert sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit des Luftstroms in dem Rohr. Diese Luftgeschwindigkeit kann durch Betätigung der Drossel 16 mit dem Stellglied 14 gesteuert werden.

Ein Steuersignal, welches sich direkt mit der Temperatur an dem Thermostaten 24 verändert, wird in ein erstes Ende des Kapillarrohres 46 geführt. Ein zweites Ende des Kapillarrohres ist mit der Leitung 52 verbunden und mündet in die Steueröffnung 50 zur Atmosphäre. Der Druck in der Leitung 52 variiert mit dem Quadrat des von dem Thermostaten erzeugten Steuersignals und bildet das zweite pneumatische Steuersignal, das die zweite Membran 136 des Komparators 54 beaufschlagt.

Wenn zum Beispiel ein ausreichendes Volumen an erwärmter Luft in dem Rohr 18 strömt, um den Anforderungen des Thermostaten 24 zu genügen, werden die Kräfte auf den gemeinsamen Schaft 80 im Gleichgewicht sein, und somit wird das pneumatische Stellsignal in der Leitung 12 so sein, daß das Stellglied 14 veranlaßt wird, die Drossel 16 in statischer Position zu halten. Wenn zum Beispiel mehr oder weniger Wärme von dem Thermostaten angefordert wird, wird der Schaft 80 in die eine oder andere Richtung bewegt und die Einrichtung 56 verstellt, so daß mehr oder weniger Luft aus den jeweiligen Entlüftungsdüsen 162 oder 164 abströmt und damit über das Einstellglied 14 die Position der Drossel 16 verändert wird, so daß ein größerer oder geringerer Luftstrom in dem Rohr 18 entsprechend der Anforderung des Thermostaten 24 eingestellt wird.

Claims (5)

1. Pneumatischer Regler zum Regeln der Zufuhr von Gas durch einen Kanal in Abhängigkeit von einem anderen meßbaren Zustand in einen Raum, mit einer Druckluftquelle, mit einer ersten Vorrichtung zum Erzeugen eines ersten pneumatischen Steuersignals, das dem Geschwindigkeitsdruck des Gasstroms in dem Kanal proportional ist, einer zweiten Vorrichtung zum Erzeugen eines zweiten Steuersignales, das Änderungen im anderen meßbaren Zustand entspricht, und einer dritten Vorrichtung, die auf die Druckunterschiede zwischen dem ersten und zweiten Steuersignal reagiert und ein pneumatisches Stellsignal erzeugt, mit dem eine Steuervorrichtung ansteuerbar ist, die den Gasvolumenstrom in dem Kanal verändert, um das erste und zweite Steuersignal gegenseitig auszugleichen, wobei das Stellsignal aus einer im wesentlichen linearen Antwort sowie auf die Gasgeschwindigkeit in dem Kanal als auch auf die Größe des anderen meßbaren Zustandes abgeleitet ist, gekennzeichnet durch:

• a) die erste Vorrichtung (30) weist einen ersten pneumatischen Komparator (32) auf, in dem durch einen Druckvergleich das erste pneumatische Steuersignal erzeugt wird, das dem Quadrat der Geschwindigkeit des Gasstromes in dem Kanal (18) proportional ist,
• b) die zweite Vorrichtung (40) weist Mittel (42, 53) auf, in denen aus einem pneumatischen Signal, das dem anderen meßbaren Zustand proportional ist, das zweite pneumatische Steuersignal erzeugt wird, das dem Quadrat der Größe des anderen meßbaren Zustandes proportional ist, und
• c) die dritte Vorrichtung weist einen zweiten pneumatischen Komparator (54) zum Vergleich des ersten und zweiten pneumatischen Steuersignales auf, um das pneumatische Stellsignal zu erzeugen, das der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Steuersignal entspricht, und mit dem die Steuervorrichtung (14, 16) zum Verändern des Gasvolumenstroms in dem Kanal (18) angesteuert wird, um das erste und zweite Steuersignal ins Gleichgewicht zu bringen.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung aufweist:

• (1) eine Kapillare (53),
• (2) eine Steueröffnung (50),
• (3) eine Leitung (48), die einen Einlaß (47) der Kapillare (53) mit einem pneumatischen Signal beaufschlagt, das der Größe des anderen meßbaren Zustandes linear proportional ist,
• (4) eine pneumatische Steuerleitung (52), die den Auslaß (46) der Kapillare (53) mit der Steueröffnung (50) verbindet, wobei das in der Leitung (52) resultierende pneumatische Signal durch die Steueröffnung (50) zur Atmosphäre hin abgebaut wird und
• (5) die Steuerleitung (52) ist mit dem zweiten Komparator (54) verbunden, der mit dem pneumatischen Signal in der Leitung (52) zwischen der Kapillare (53) und der Steueröffnung (50) als zweites pneumatisches Steuersignal beaufschlagt ist.

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere meßbare Zustand die Temperatur der Luft in dem Raum (22) ist, in dem ein Thermostat (24) angeordnet ist, der ein pneumatisches temperaturabhängiges Signal erzeugt, das der zweiten Vorrichtung (40, 42) zugeführt wird.

4. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (68) mit zwei von einer Membran (74) abgeteilten Kammern (70, 72), von denen eine Kammer (70) mit Hochdruck und die andere Kammer (72) mit Niederdruck beaufschlagt ist, und mit zwei von einer weiteren Membran (136) abgeteilten Kammern (140, 142) von denen die eine Kammer (140) mit dem zweiten pneumatischen Steuersignal und die andere Kammer (142) mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist, einem Schaft (80), der mit den beiden Membranen (74, 136) verbunden ist, auf den die von den Drücken in den Kammern (70, 72, 140, 142) an den Membranen (74, 136) erzeugten Kräfte einwirken und eine von dem Schaft (80) betätigte Vorrichtung (56) zum Erzeugen des pneumatischen Stellsignals, das proportional zur Verschiebung des Schaftes (80) ist.

5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (70) des ersten Komparators (32) mit dem Gesamtdruck in dem Kanal (18) und die Kammer (72) mit dem statischen Druck in dem Kanal (18) beaufschlagt ist.