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Elektrisch-pneumatischer Regler, dessen elektrisches Meßwerk den Druck
des das Stellorgan betätigenden Arbeitsmittels beeinflußt und bei dem ein Gleichhalter
für den Druck des Arbeitsmittels vorgesehen ist Zum Regeln physikalischer Größen,
wie z. B. Temperatur, Druck u. dgl., ist es bekannt, elektrische Kompensationsregler
zu verwenden, bei denen vom Meßwert beeinflußte Organe; beispielsweise Thermoelemente
oder Widerstandthermometer, beim Abweichen des Istwertes vom Sollwert einen Strom
in dem ein Nullgalvanometer enthaltenden Diagonalzweig einer Brückenschaltung hervorrufen,
wodurch das Nullgalvanometer einen Antriebsmotor zum Verstellen des Regelorgans
so lange einschaltet, bis der gewünschte Sollwert wieder erreicht ist. Da derartige
Einrichtungen für explosionsgefährdete Anlagen nicht zulässig sind, hat man, um
funkenbildende Kontakte und gefährliche Spannungen zu vermeiden, luftgesteuerte
Regler entwickelt, die ebenfalls zum Regeln der betreffenden Meßgröße geeignet sind,
jedoch als Steuermittel Druckluft verwenden. Bei Verwendung dieser Art von Reglern
ist es notwendig, die durch die Meßgröße, etwa die Temperatur, z. B. mittels eines
Ausdehnungsthermometers hervorgerufenen Wegänderungen in Druckänderungen umzusetzen.
Diese Umsetzung ist insbesondere auf größere Entfernungen
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oberhalb- eines bestimmten Betrages der Meßgröße nur mit Hilfe elektrischer Einrichtungen
zu erreichen. Daraus ergibt sieh die Notwendigkeit, elektrische Kompensationsmeßmethoden
mit pneumatischen Steuerorganen zu vereinigen.
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Derartige Einrichtungen sind ebenfalls schon bekannt. Bei diesen wirkt
z. B. das vom Meßwert beeinflußte Zeigerinstrument ausschlagsabhängig auf die Prallplatte
einer mit Druckluft beaufschlagten Düse ein; die dabei auftretenden Druckänderungen
wirken .auf das Regelorgan.
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Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß die pneumatische Steuereinrichtung
nur als Verstärkereinrichtung wirkt, so daß Druckschwankungen des Steuermittels,
in diesem Falle der Druckluft, nicht ausgeglichen werden und daher unerwünschte
Pendelengen auftreten. Um sie zu vermeiden, werden vor die Regeleinrichtung besondere
Konstanthalteeinrichtungen geschaltet, die aber, wenn die erforderliche Genauigkeit
erreicht werden soll, einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordern: Es ist eine
Einrichtung für die selbsttätige Regelung der Brennstoff- und Luftzufuhr von Öfen
bekannt, die mit gasförmigen, flüssigen oder staubförmigen Brennstoffen beheizt
werden. Der Druck in der Zuführungsleitung des Breriristoffes und" der Luft wird
hierbei mit Hilfe von je einem Membrandruckregler konstant gehalten. Die Membran
des Reglers wird von der Größe, die geregelt werden soll, also vom Druck der Luft
oder des Brennstoffes, unmittelbar beaufschlagt. Der Sollwert des M-embrandruckreglers
wird dabei von zusätzlichen Größen, die über ein Gestänge auf die Membran einwirken,
verändert.
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Membrandruckregler, die von den zu regelnden Größen selbst gesteuert
werden, neigen erfahrungsgemäß bei Druckschwankungen zu Schwingungen. Außerdem arbeiten
sie nicht sehr genau, da die Stellkraft von der empfindlichen Membran aufgewendet
werden muß.
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Gemäß der Erfindung ist ein von dem elektrischen Meßwerk gesteuerter
Fühlstift mit dem Kegel eines Auslaßventils verbunden, dessen Sitz in seiner Lage,
vorzugsweise mittels einer Mernbranfederanordnung, von dem Druck des Arbeitsmittels
abhängig ist. Ein solcher, von dem elektrischen Meßwerk gesteuerter Regler arbeitet
sehr genau; und es lassen sich auch bei starken Schwankungen des Meßwertes Pendelengen
vermeiden, wenn eine elastische Rückführung eingebaut wird.
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Die neue Einrichtung zeigt einen verhältnismäßig einfachen Aufbau,
da hier der Gleichhalter für den Druck des Arbeitsmittels mit dem Steuerglied vereinigt
ist. -Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine 'Regeleinrichtung
mit einem direkt wirkenden luftgesteuerten Regler, der von einer Kompensationsmeßbrücke
gesteuert wird.
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Die Kompensationsmeßbrücke r besteht aus den Brückenwiderständen 3
bis 6 und einem einstellbaren Spannungsteilerwiderstand 7 .. im oberen Brückeneckpunkt,
der zum Einstellen des Sollwertes dient. An den Diagonälpunkten 8, 9 ist
die. . Speisestromquellc ir-angeschlössen. In der anderen Diagonale liegt ein vom
Meßwert, z. B. .der Temperatur, beeinflußtes Thermoelement 13 und in Reihe damit
das Nullgalvanometer 14. Dieses besteht, wie angedeutet, aus einem mit dem Gehäuse
fest verbundenen Magnetsystem 17 und einer den Zeiger 15 tragenden Drehspule 16.
Bei Abweichungen des Istwertes vom Sollwert ändert sich die EMK des Thermoelements
13. Dadurch fließt in der Brückendiagonale ro, r2 ein Strom, der einen entsprechenden
Ausschlag des Zeigers 15 des Nullgalvanometers zur Folge hat. Das Nullgalvanometer
ist als Druckbügelgerät ausgebildet, derart, daß die beiden treppenförmigen Druckstücke
18, zg zum Abtasten der Zeigerstellung periodisch in Richtung auf den Zeiger 15
hin angehoben werden. Mit den voneinander unabhängig beweglichen Druckstücken werden
über entsprechende Hebelübersetzungsgestänge 2o, 2s und mit diesen - fest verbundene
Stoßklinken 22, 23 zwei Klinkenräder 24, 25 fortgeschaltet, die, räumlich nebeneinanderliegend,
auf einer gemeinsamen Welle 26 angeordnet sind. Gelangt der Zeiger 15 bei einem
Ausschlag z. B. in den Bereich des Druckstückes zg, so wird, abhängig von der Größe
des Zeigerausschlages, das Klinkenrad 24 in der Richtung des ausgezogenen Pfeiles
verstellt. Bei einem entgegengesetzten Zeigerausschlag erfolgt eine Verdrehung des
Klinkenrades 25 in Richtung des gestrichelten Pfeiles, d. h. in entgegengesetzter
Richtung. Auf der Welle 26 sitzt ferner fest eine Nockenscheibe 27, die die den
Zeigerausschlägen proportionalen Winkelverdrehungen der Welle 26 auf den Fühlstift
28 des luftgesteuerten Reglers 2 überträgt. Die Winkelverdrehungen werden dabei
unter Wahrung der Linearität in Wegänderungen umgesetzt.
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Als Druckregler wird ein an sich bekannter, direkt wirkender Regler
mit Auslaßventil verwendet, der die vom elektrischen Meßkreis gesteuerten Wegänderungen
des Fühlstiftes 28 unter Wahrung der .linearen Beziehungen in Druckänderungen umsetzt.
So wird z. B. bei der Drehung der Nockenscheibe 27 in Pfeilrichtung der Fühlstift
28 des Reglers 2 entgegen der Federkraft 32 angehoben und dadurch das Auslaßventil2g
der mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehenden Membrankammer 30 geöffnet.
Der Druck in der Druckkammer 31, der über eine Vordrossel durch die Leitung 33 Druckluft
zugeführt wird, sinkt dadurch. Diese Änderung des Sollwertes wirkt sich über die
ebenfalls an die Druckkammer angeschlossene Abluftleitung 34 auf das Regelventil
35 aus, das dadurch in dem gewünschten Sinne verstellt wird.
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Treten in der Zuluftleitung 33 vom Druckluftnetz herrührende Druckschwankungen
auf, so werden diese in der Druckkammer 31 selbsttätig ausgeglichen. So gibt bei
Druckerhöhungen die Membran 43 nach und öffnet das Auslaßventil 2g weiter, wodurch
eine Drucksenkung in.der Druckkammer des Reglers eintritt. Umgekehrt bewirkt die
Membran 43 bei Drucksenkungen in der Zuluftleitung 33 ein weiteres Schließen des
Auslaßventils und
damit eine Druckerhöhung in der Druckkammer. Auf
diese Weise wird in der Druckkammer 31 selbsttätig der vom elektrischen Kreis über
den Fühlstift z8 eingestellte Sollwert des Druckes in der Druckkammer 31 konstant
gehalten.
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Die über die Steuerleitung 3¢ dem Regelventil zugeführten Steuerimpulse
werden über die Leitung 36 auch der aus zwei Balgmembranen 37 und 38 bestehenden
Rückführeinrichtung zugeführt. Von den beiden Balgmembranen ist die eine, 37, in
bekannter Weise unmittelbar mit der Steuerleitung verbunden, während die andere,
38, über eine regulierbare Drosselstrecke 39 mit der Steuerleitung in Verbindung
steht. Die beiden beweglichen Böden der Balgmembranen sind miteinander durch ein
Kupplungsstück 40 starr verbunden, an dem die um den Drehpunkt 42 bewegliche Feder
4.1 fest angeschlossen ist. .Die Feder 41 greift über eine magnetische Kupplung
5o in ein gabelförmiges Stück 5 i ein, das in starrer Verbindung mit dem Meßwerkgehäuse
des Nullgalvanometers steht. Das Meßwerkgehäuse mit dem dieses aufnehmenden Magnetsystem
ist um die Meßwerkachse drehbar gelagert. Auf diese Weise wird die bei einem Regelvorgang
eintretende Bewegung der beiden Balgmembranen in eine Verdrehung des Magnetsystems
des Meßinstruments gegenüber der Meßwerkspule umgesetzt. Das Magnetfeld des Meßinstruments
wird dabei in einem solchen Sinne gedreht, daß eine Bewegung des ausgeienkten Zeigers
in Richtung auf den ursprünglichen Wert eingeleitet wird.