DE971721C - Indirect controller with a hydraulic or pneumatic power switch, a servomotor with return force and a flexible and adjustable position return which acts on the control membrane - Google Patents
Indirect controller with a hydraulic or pneumatic power switch, a servomotor with return force and a flexible and adjustable position return which acts on the control membraneInfo
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- DE971721C DE971721C DEP11726D DEP0011726D DE971721C DE 971721 C DE971721 C DE 971721C DE P11726 D DEP11726 D DE P11726D DE P0011726 D DEP0011726 D DE P0011726D DE 971721 C DE971721 C DE 971721C
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Description
(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)
AUSGEGEBEN AM 19. MÄRZ 1959ISSUED MARCH 19, 1959
p 11726IXJ 42 r Dp 11726IXJ 42 r D
Die Erfindung bezieht sich auf einen mittelbaren Regler mit einem hydraulischen oder pneumatischen Kraftschalter, einem Stellmotor mit Rückholkraft, einer auf die Steuermembran wirkenden nachgebenden und einstellbaren Stellungsrückführung, für die als Maß für die Stellung des Stellgliedes des Regelkreises der Druck des Arbeitsmediums für den Stellmotor dient, ferner mit zwei Räumen, von denen jeder durch eine bewegliche Wand, ζ. B. eine Membran, in zwei Kammern getrennt ist, wobei die beiden beweglichen Wände miteinander und mit dem Kraftschalter gekuppelt sind und die einzelnen Kammern durch einstellbare Ausgleichsdrosseln miteinander verbunden werden können.The invention relates to an indirect controller with a hydraulic or pneumatic one Force switch, a servomotor with return force, one acting on the control diaphragm yielding and adjustable position feedback, for which as a measure of the position of the Actuator of the control circuit is used for the pressure of the working medium for the servomotor, furthermore with two Spaces, each of which is surrounded by a movable wall, ζ. B. a membrane, separated into two chambers is, wherein the two movable walls are coupled to each other and to the power switch and the individual chambers are connected to one another by adjustable compensating throttles can.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen mittelbaren Regler hauptsächlich als Proportinalregler auszubilden, so daß er vor allem dann Verwendung finden kann, wenn der Proportionalbereich des Kraftverstärkers in bezug auf den Meßwerkausschlag eine zu große Steuerdruckänderung an das Stellglied weitergibt.The invention is based on the object of such an indirect controller mainly as To train proportional controller, so that it can be used especially when the proportional band of the force amplifier in relation to the measuring mechanism deflection too great a control pressure change passes on to the actuator.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine derartige Verbindung der KammernAccording to the invention, this object is achieved by such a connection of the chambers
809 752/21809 752/21
mittels der einstellbaren Ausgleichsdrosseln, daß bei jeder Änderung des Druckes des Arbeitsmediums eine von der Änderungsgeschwindigkeit abhängige, der Wirkung der Änderung entgegengesetzt gerichtete Druckdifferenz auf den Kraftschalter einwirkt.by means of the adjustable compensating throttles that with every change in the pressure of the working medium one of the rate of change dependent pressure difference on the force switch in the opposite direction to the effect of the change acts.
Bildet man einen Proportionalregler im Sinne der Erfindung als mittelbaren Regler aus, so wird der rein proportionale Steuerdruckanstieg des ίο Kraftverstärkers in einen kleineren proportionalen Steuerdruckanstieg und in einen integralen Steuerdruckanstieg auf den Stellmotor umgesetzt. Diese Art der Steuerdruckumformung hat den besonderen Vorteil, daß man bei einfachen Proportionalreglern den Proportionalbereich sehr klein halten kann, die Steuerwirkung auf den Stellmotor aber durch Zwischenschaltung der erfindungsgemäßen Anordnung einem hochwertigen Regler mit sehr stark veränderbarem Proportionalbereich entsprechen würde.If a proportional controller in the sense of the invention is designed as an indirect controller, then the purely proportional control pressure increase of the ίο power amplifier turns into a smaller proportional one Control pressure increase and converted into an integral control pressure increase on the servomotor. These The type of control pressure conversion has the particular advantage that with simple proportional controllers can keep the proportional range very small, but the control effect on the servomotor by interposing the arrangement according to the invention a high quality controller with very would correspond to a strongly changeable proportional range.
Der weitere Vorteil liegt darin, daß die erfindungsgemäße Anordnung ohne Schwierigkeiten in die Steuerdruckleitung eines vorhandenen Proportionalreglers eingebaut werden kann, unabhängig davon, ob die erfindungsgemäße Anordnung dem Regler oder dem Stellmotor zugeordnet ist.The further advantage is that the arrangement according to the invention without difficulties can be installed in the control pressure line of an existing proportional controller, independently of whether the arrangement according to the invention is assigned to the controller or the servomotor.
Der Stellmotor selbst nimmt aber im Gleichgewichtszustand stets die Stellung ein, die dem Proportionalbereich des Kraftverstärkers entspricht. Er läuft also in keine seiner Endstellungen. Es ist an sich ein Membran-Kraftschalter und das aus einem Schieber bestehende Schaltglied eines mittelbaren hydraulischen oder pneumatischen Reglers bekannt, der eine einstellbare, nachgiebige, hydraulische Stellungsrückführung hat. Dort sind auch zwei fest miteinander gekuppelte Membranen vorhanden, die je eine Kammer unterteilen. Diese Ähnlichkeit ist aber nur eine äußere, weil die beiden Membranen hinsicht-Hch ihrer Wirkungsweise nicht mit den Membranen des Erfindungsgegenstandes verglichen werden können. Die obere Membran des an sich bekannten Kraftschalters steht ausschließlich unter dem der Regelspanne entsprechenden Steuerdruck. Wenn nun in die untere Kammer der unteren Membran ebenso wie beim Erfindungsgegenstand das Arbeitsmedium für den Stellmotor eintritt, während die obere Kammer den die Rückführung bewirkenden Arbeitsdruck über eine einstellbare Drossel aufnimmt, so entspricht die Steuermembran des erfindungsgemäßen Kraftschalters der unteren Membran des an sich bekannten Reglers keinesfalls. The servomotor itself always takes the position in the equilibrium state that the Corresponds to the proportional range of the power amplifier. So it does not run into any of its end positions. It is in itself a membrane power switch and the switching element consisting of a slide an indirect hydraulic or pneumatic controller known, which has an adjustable, has compliant, hydraulic position feedback. There are also two tightly coupled together There are membranes that each subdivide a chamber. But this resemblance is only an external one, because the two membranes do not work with the membranes of the subject matter of the invention can be compared. The upper membrane of the known per se The force switch is only under the control pressure corresponding to the control range. If now in the lower chamber of the lower membrane as well as with the subject of the invention the working medium for the servomotor enters, while the upper chamber is used for the return absorbing the working pressure via an adjustable throttle, the control diaphragm corresponds of the power switch according to the invention of the lower membrane of the known controller by no means.
Bei jenem Relais ist auch schon bekannt, den Arbeitsdruck zur Verstärkung des vom Impulsgeber kommenden Steuerdruckes auf eine zweite Membran zu geben, wobei im Ruhezustand der Arbeitsdruck in seiner Kraftriubtung· durch eine Drossel ausgeglichen wird. Auch hierdurch wird die Erfindung nicht berührt, weil erfindungsgemäß der an das Stellglied gegebene Arbeitsdruck während des Steuervorganges nicht einen erhöhten, sondern einen niedrigeren Wert als den vom Impulsgeber kommenden Steuerdruck annehmen soll.With that relay it is already known, the working pressure for the amplification of the pulse generator To give the coming control pressure to a second membrane, with the working pressure at rest in its Kraftriubtung · is balanced by a throttle. This too is the invention does not affect, because according to the invention the working pressure given to the actuator during of the control process not an increased, but a lower value than that of the pulse generator should accept the coming control pressure.
Es ist also der erfindungsgemäß erstrebte und erzielte Vorteil mit dem an sich bekannten Membran-Kraftschalter nicht zu erreichen.It is therefore the advantage sought and achieved according to the invention with the membrane power switch known per se unavailable.
Der Erfindungsgedanke wird nunmehr an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, die das Rückführrelais im Schnitt, Kraftverstärker, Zuführungsleitungen und Regelglied in schematischer Darstellung zeigt.The idea of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing of an exemplary embodiment explains which the feedback relay in section, power amplifier, supply lines and control element shows in a schematic representation.
Das Rückführrelais ist mit 1 bezeichnet. Die in der Leitung 2 ankommende Steuerluft tritt bei 3 in das Relais 1 ein. Mit Hilfe der Drossel 4 ist bei geöffneter Düse 5 der Vordruck auf beispielsweise ο, ι atü eingestellt. Die Prallplatte 6 staut durch das D ruckmeß sys tem 7 je nach Abweichung vom Sollwert den Druck in der Leitung 8. Dieser Druck wird in die Membrankammer 9 des Rückführrelais geleitet und drückt bei einer Druckübersetzung über die Membran 10 oder aber, wenn mit gleichen Drücken im Kraftverstärker und in der Steuerleitung 14 gearbeitet wird, direkt auf den Federungskörper 11. Das Einlaßventil 12 öffnet sich und läßt Luft in den Raum 13 einströmen, bis der Federungskörper 11 von beiden Seiten gleich belastet ist. Dieser Druck wird über die Leitung 14 an den Stellmotor 15 weitergegeben. Fällt der Druck in der Kammer 9 durch Öffnen der Düse 5, so öffnet der Überdruck in der Kammer 13 das Auslaßventil 116, das in Form eines Rohres mit dem Federungskörper 11 bei 16 fest verbunden ist und in Schließstellung auf einem vom Ventil 12 getragenen Teller 112 ruht. Die überschüssige Luft strömt bei 17 aus, und zwar so lange, bis wieder Druckgleichheit vorhanden ist; der Druck in der Leitung 14 fällt. Die Feder 18 gleicht den durch die Drossel 4 auf die Membran 10 bei geöffneter Düse 5 wirksamen Vordruck aus. Die Membran 19 ist ebenfalls mit dem Ventil 116 fest verbunden. Durch federnde Verbindungen 20, z. B. Gummiringe, ist der Raum 21 von der Kammer 9 und der Raum 22 nach außen hin abgedichtet.The feedback relay is labeled 1. The control air arriving in line 2 enters at 3 into relay 1. With the aid of the throttle 4, the inlet pressure is set to, for example, when the nozzle 5 is open ο, ι atü set. The baffle plate 6 accumulates through the pressure measuring system 7 depending on the deviation from Setpoint the pressure in the line 8. This pressure is in the diaphragm chamber 9 of the feedback relay guided and pushes in the event of a pressure boosting over the membrane 10 or else, if with the same Pressing in the booster and in the control line 14 is worked directly on the spring body 11. The inlet valve 12 opens and lets air flow into the space 13 until the The spring body 11 is equally loaded from both sides is. This pressure is passed on to the servomotor 15 via the line 14. The falls Pressure in the chamber 9 by opening the nozzle 5, the overpressure in the chamber 13 opens the Outlet valve 116, which is firmly connected in the form of a tube to the spring body 11 at 16 and in the closed position rests on a plate 112 carried by the valve 12. The excess air flows out at 17 until the pressure is equal again; the pressure in the Line 14 falls. The spring 18 resembles that through the throttle 4 on the membrane 10 when it is open Nozzle 5 effective pre-pressure. The membrane 19 is also firmly connected to the valve 116. By resilient connections 20, for. B. rubber rings, the space 21 is from the chamber 9 and the space 22 is sealed off from the outside.
Die vom Kraftverstärker 5, 6 kommende Steuerluft tritt nun über ein Filter 23 und die gleichzeitig zum Absperren dienende einstellbare Verzögerungsdrossel 24 in den Raum 21. Mit dem Raum 21 ist über eine einstellbare Verzögerungsdrossel 25 der Raum 22 verbunden. Steigt nun der Druck in der Kammer 9 und damit in der Leitung 14, so steigt erstmals der Druck unter der Membran 19, da die Drossel 25 das sofortige Übertreten der Luft in die Kammer 22 verhindert, und hebt einen Teil des Druckes in der Kammer 9 auf, so daß auch der Steuerdruck in Leitung 14 einen um diesen Betrag kleineren Wert annimmt. Erst allmählich gleichen sich über die Drossel 25 die Drücke in den Kammern 21 und 22 aus, und der durch den Kraftverstärker 5, 6 bestimmte Druck stellt sich auch in der Leitung 14 ein.The control air coming from the booster 5, 6 now passes through a filter 23 and at the same time adjustable delay throttle 24 in room 21. With the Room 21 is connected to room 22 via an adjustable delay throttle 25. Now increases the Pressure in the chamber 9 and thus in the line 14, the first time the pressure rises below the Membrane 19, since the throttle 25 prevents the immediate passage of air into the chamber 22, and lifts part of the pressure in the chamber 9, so that the control pressure in line 14 a assumes a smaller value by this amount. Only gradually the same over the throttle 25 Express in the chambers 21 and 22, and the pressure determined by the power amplifier 5, 6 also occurs in line 14.
Fällt nun der Druck in der Kammer 9, so wird auch zuerst der Druck in der Kammer 21 fallen. Dadurch wird die Membran 19 einen zusätzlichen Druck auf den Federungskörper 11 erzeugen undIf the pressure in the chamber 9 now falls, the pressure in the chamber 21 will also fall first. As a result, the membrane 19 will generate an additional pressure on the spring body 11 and
das Absinken des Steuerdruckes in der Leitung 14 auf den Druck der Kammer 9 verhindern. Mit Hilfe der Drossel 24 kann nun das Einsetzen der Rückführ wirkung verzögert werden, so daß erst ein Regelstoß auf das Membranventil gegeben und dann unter dem Einsatz der Rückführwirkung dieser Stoß wieder aufgehoben wird, und zwar bevor die Schwingung ihren Höchstwert erreicht.prevent the control pressure in line 14 from dropping to the pressure in chamber 9. With The onset of the feedback effect can now be delayed using the throttle 24, so that only a control pulse is given to the diaphragm valve and then using the feedback effect this shock is canceled again before the oscillation reaches its maximum value.
Erfindungsgemäß kommt es also auf die Erzeugung eines Differenzdruckes im System 19, 21, 22 an, der dem durch den Kraftverstärker gegebenen Druck entgegenwirkt, so daß der an den Stellmotor gegebene Steuerdruck erst nach zeitlichem Ausgleich der Differenzdruckkammern die Größe des im Kraftverstärker erzeugten Druckes annimmt. Dabei wird zur Erzeugung dieses Differenzdruckes den Differenzdruckkammern der an den Stellmotor gegebene Steuerdruck zugeführt.According to the invention, a differential pressure is generated in the system 19, 21, 22 on, which counteracts the pressure given by the booster, so that the to the servomotor given control pressure only after temporal equalization of the differential pressure chambers the size of the Assumes the pressure generated in the booster. This is used to generate this differential pressure the control pressure applied to the servomotor is fed to the differential pressure chambers.
Der Ventilkörper 12, 112 hat zwei Funktionen zu erfüllen: das eine Mal die Zuluft zu steuern, die durch die öffnung 3 zugeführt wird, und das andere Mal die Abluft, die durch die öffnung 17 ins Freie tritt. Mit dieser Doppelfunktion des Kegels erreicht man, daß der Steuerluftverbrauch stets auf den Wert Null zurückgeht, da die Schließung der einen öffnung erst die Voraussetzung für die Betätigung der anderen öffnung bildet. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, daß die Membranen 10, 19 der ersten und zweiten Differenzdruckkammern 9, 13 und 21, 22 für jeden Steuerdruck genau dieselbe Lage einnehmen. Federeigenschaften oder Reibungen sind dadurch ausgeschaltet. The valve body 12, 112 has two functions to meet: to control the supply air that is supplied through the opening 3 once, and that other times the exhaust air that passes through the opening 17 to the outside. With this dual function of the Kegels one achieves that the control air consumption always goes back to the value zero, since the Closing one opening is the prerequisite for actuating the other opening forms. At the same time it is achieved that the membranes 10, 19 of the first and second differential pressure chambers 9, 13 and 21, 22 assume exactly the same position for each control pressure. Spring properties or friction is eliminated as a result.
Diese erfindungsgemäße Wirkung wird also dadurch erreicht, daß das erste Differenzdrucksystem 21, 22 einen Druck erzeugt, der dem zweiten Differenzdrucksystem 9, 13, das vom Druck des Kraftverstärkers 5 bis 7 und vom Druck zum Stellmotor beaufschlagt wird, entgegenwirkt und in zeitlicher Abhängigkeit wieder verschwindet. Der weitere Anstieg des Steuerdruckes in Höhe des vom Kraftverstärker 5 bis 7 erzeugten Steuerdruckes geht in rein zeitlicher Abhängigkeit vor sich, deren Größe durch die Drossel 25 eingestellt werden kann.This inventive effect is achieved in that the first differential pressure system 21, 22 generates a pressure that the second differential pressure system 9, 13, which is from the pressure of the Booster 5 to 7 and is acted upon by the pressure to the servomotor, counteracts and in time dependency disappears again. The further increase in the control pressure in the amount of The control pressure generated by the booster 5 to 7 is purely time-dependent the size of which can be adjusted by the throttle 25.
Verhindert man nun mit der Drossel 24 den sofortigen Übergang des Steuerdruckes in den Raum 21, so wird der proportionale Anteil des Steuerdruckes, der durch den Kraftverstärker 5 bis 7 bestimmt ist, sofort an den Stellmotor 15 weitergegeben, indessen beim Übergang des Druckes in die Kammer 21 wieder ganz oder zum Teil zurückgenommen und erneut in reinef zeitlicher Ab^ hängigkeit, bestimmt durch die Drossel 25, an den Stellmotor 15 weitergegeben.If the throttle 24 is used to prevent the immediate transfer of the control pressure into the room 21, the proportional part of the control pressure, which is determined by the booster 5 to 7 is immediately passed on to the servomotor 15, however, when the pressure changes in the chamber 21 is completely or partially withdrawn and again in a pure time interval dependency, determined by the throttle 25, passed on to the servomotor 15.
Das erfindungsgemäße Relais hat sich in der Praxis bestens bewährt, da nunmehr auch ein einfacher Proportionalregler für schwierige Regelaufgaben eingesetzt werden kann, wobei der Proportionalbereich des Kraftverstärkers selbst verhältnismäßig klein gewählt werden kann.The relay according to the invention has proven itself in practice, since it is now also a simple one Proportional controller can be used for difficult control tasks, with the proportional band the power amplifier itself can be chosen to be relatively small.
Claims (3)
F. V. A. Engel, Berlin 1944, »Mittelbare Regler und Regelanlagen«, S. 129 und 130, Bild ΙΪΙ/18 und III/20; S. 166, Bild ΠΙ/58; S. 132 und 133, Bild III/24;Considered publications:
FVA Engel, Berlin 1944, "Indirect controllers and control systems", pp. 129 and 130, Fig. ΙΪΙ / 18 and III / 20; P. 166, picture ΠΙ / 58; P. 132 and 133, image III / 24;
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP11726D DE971721C (en) | 1948-10-02 | 1948-10-02 | Indirect controller with a hydraulic or pneumatic power switch, a servomotor with return force and a flexible and adjustable position return which acts on the control membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP11726D DE971721C (en) | 1948-10-02 | 1948-10-02 | Indirect controller with a hydraulic or pneumatic power switch, a servomotor with return force and a flexible and adjustable position return which acts on the control membrane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE971721C true DE971721C (en) | 1959-03-19 |
Family
ID=7363653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEP11726D Expired DE971721C (en) | 1948-10-02 | 1948-10-02 | Indirect controller with a hydraulic or pneumatic power switch, a servomotor with return force and a flexible and adjustable position return which acts on the control membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE971721C (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1230817B (en) * | 1962-01-25 | 1966-12-22 | Paul Flatten Fa | Converter for control loops working in the controlled system with gaseous transmission media |
| DE1451215B1 (en) * | 1962-01-25 | 1969-09-11 | Paul A Flatten | Converter for control loops working in the controlled system with gaseous transmission media, with pneumatic feedback |
-
1948
- 1948-10-02 DE DEP11726D patent/DE971721C/en not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1230817B (en) * | 1962-01-25 | 1966-12-22 | Paul Flatten Fa | Converter for control loops working in the controlled system with gaseous transmission media |
| DE1451215B1 (en) * | 1962-01-25 | 1969-09-11 | Paul A Flatten | Converter for control loops working in the controlled system with gaseous transmission media, with pneumatic feedback |
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