DEP0010995DA

DEP0010995DA - Electropneumatic regulator

Info

Publication number: DEP0010995DA
Authority: DE
Inventors: Eugen Widmaier
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Publication date: 1950-09-21

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein elektropneumatischer Regler, der insbesondere zur Temperaturregelung bestimmt ist und bei dem zur Temperaturmessung ein auf elektrischem Wege arbeitendes Thermometer verwendet wird. Die Temperatur wird auf der Skala eines Dreh- oder Kreuzspulwerkes abgelesen. Diese Meßwerke sind sehr richtkraftarm, weshalb die Steuerung des Reglers durch den Zeiger des Meßwerkes große Schwierigkeiten bereitet. Es ist infolgedessen erst ein einziges elektropneumatisches Regelverfahren bekannt geworden, bei dem die Druckluft als Hilfskraft in Verbindung mit dem elektrischen Meßwerk verwendet wird. Dabei mußte aber zwischen das elektrische Meßgerät und die Ausströmdüse der steuernden Druckluft noch eine weitere Hilfskraft eingeschaltet werden, die auf der Längenänderung eines elektrisch geheizten Drahtes beruht, dessen Temperatur sich in Abhängigkeit von der Bewegung des mit einem wärmeaufnehmenden Schirm verbundenen Zeigers ändert. Dadurch war die Möglichkeit gegeben, die Vorteile der weichen und stufenlosen Regelung mit Druckluft als Hilfskraft auch in Verbindung mit der für höhere Temperaturen allein in Betracht kommenden elektrischen Temperaturmessung zu verbinden.The subject of the invention is an electropneumatic controller which is intended in particular for temperature control and in which an electrically operated thermometer is used to measure the temperature. The temperature is read on the scale of a rotating or cross-winding mechanism. These measuring mechanisms have very little directional force, which is why the control of the regulator by the pointer of the measuring mechanism causes great difficulties. As a result, only a single electropneumatic control method has become known in which the compressed air is used as an auxiliary force in connection with the electrical measuring mechanism. A further auxiliary force had to be switched on between the electrical measuring device and the discharge nozzle of the controlling compressed air, which is based on the change in length of an electrically heated wire, the temperature of which changes depending on the movement of the pointer connected to a heat-absorbing screen. This made it possible to combine the advantages of the soft and stepless control with compressed air as an auxiliary worker, also in connection with the electrical temperature measurement, which is only considered for higher temperatures.

Die Erfindung zeigt nun einen weiteren Weg der elektropneumatischen Regelung, der kurz gesagt dadurch gekennzeichnet ist, daß die als Hilfskraft benutzte Druckluft unmittelbar vom elektrischen Meßgerät gesteuert wird. Das hat den großen Vorteil, daß die bei dem ersten elektropneumatischen Regelverfahren noch notwendige Zwischenschaltung einer anders gearteten Hilfskraft in Fortfall gekommen ist, so daß sich der Aufbau eines Reglers nach der Erfindung wesentlich vereinfacht hat.The invention now shows a further way of electropneumatic control, which is briefly characterized in that the compressed air used as an auxiliary force is controlled directly by the electrical measuring device. This has the great advantage that the interposition of a different type of auxiliary force, which was still necessary in the first electropneumatic control method, is no longer necessary, so that the structure of a controller according to the invention has been significantly simplified.

Eine beispielsweise Lösung der neuen unmittelbaren Druckluftsteuerung durch das elektrische Meßwerk besteht darin, daß der Zeiger des Meßwerkes eine zur Drehachse des Meßwerkes konzentrische Prallfläche trägt, deren konkaver Seite eine Ausströmdüse der Steuerluft zugeordnet ist. Je nach der Stellung des Meßwerkzeigers wird dabei der Querschnitt der Düse mehr oder weniger abgedeckt, ohne daß die Prallfläche die Düse berührt. Der aus der Düse austretende schwache Luftstrom wird auf diese Weise mehr oder weniger gesteuert und nimmt einen der Stellung der Zeigers entsprechenden Größenwert an. Dieser Wert wird dann in bekannter Weise in einer oder mehreren Stufen verstärkt, um die zur Beeinflussung des Stellgliedes erforderliche Höhe zu erreichen.An example of a solution to the new direct compressed air control by means of the electrical measuring mechanism is that the pointer of the measuring mechanism has a baffle surface which is concentric to the axis of rotation of the measuring mechanism and whose concave side is assigned an outlet nozzle for the control air. Depending on the position of the measuring tool pointer, the cross section of the nozzle is more or less covered without the impact surface touching the nozzle. The weak air flow emerging from the nozzle is more or less controlled in this way and assumes a value corresponding to the position of the pointer. This value is then increased in a known manner in one or more stages in order to achieve the level required to influence the actuator.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des gesamten elektropneumatischen Reglers.The drawing shows an embodiment of the entire electropneumatic controller.

Von dem elektrischen Meßwerk, welches mit einem thermoelektrischen Pyrometer in Verbindung steht, ist in der Zeichnung nur das Drehspulrähmchen 1, die Skala 2 und der Temperaturzeiger 3 dargestellt. Im gezeichneten Beispiel ist über der Achse 1' des Spulensystems 1 eine Ausströmdüse 4 angeordnet, die durch die Leitung 5 unter Zwischenschaltung einer Drossel 6 von einem bekannten Kraftschaltgerät 7 gespeist wird. Mit dem Temperaturzeiger 3 ist eine konzentrisch zur Spulenachse 1' gebogene Prallfläche 8 fest verbunden, wobei sich zwischen der Düsenmündung und der Prallfläche 8 ein kleiner Abstand befindet, so daß eine Berührung der Fläche 8 mit der Düsenmündung nicht stattfindet. Die Düse 4 befindet sich in dem in Übereinstimmung mit der Achse 1' drehbar gelagerten Düsenkörper 9, der mit einem vor der Skala 2 befindlichen Zeiger 10 fest verbunden ist. Durch den Zeiger 10 ist die Düse 4, 9 einstellbar (Sollwerteinstellung).Of the electrical measuring mechanism, which is connected to a thermoelectric pyrometer, only the moving coil frame 1, the scale 2 and the temperature pointer 3 are shown in the drawing. In the example shown, an outlet nozzle 4 is arranged above the axis 1 ′ of the coil system 1 and is fed by a known power switching device 7 through the line 5 with the interposition of a throttle 6. A baffle surface 8 curved concentrically to the coil axis 1 'is firmly connected to the temperature pointer 3, with a small distance between the nozzle mouth and the baffle surface 8 so that the surface 8 does not come into contact with the nozzle mouth. The nozzle 4 is located in the in correspondence with the axis 1 'rotatably mounted nozzle body 9, which is firmly connected to a pointer 10 located in front of the scale 2. The nozzle 4, 9 can be set using the pointer 10 (setpoint setting).

Die Düse 4 wird durch die Leitung 5 vom Reduzierventil 11 des Kraftschaltgerätes gespeist, dem die Druckluft durch die Leitung 12 zufließt. Durch die in die Leitung 5 eingebaute Drossel 6 wird die Höhe des Luftdruckes so begrenzt, daß eine Beeinflussung der Meßgenauigkeit des elektrischen Meßwerkes nicht eintritt. Bei eintretender Temperaturänderung bewegt sich der Zeiger 3 und damit seine Prallfläche 8, wobei der Querschnitt der Düse 4 mehr oder weniger abgedeckt wird. Infolgedessen ändert sich die Größe des in der Leitung 5 herrschenden Luftdruckes, der zur Steuerung des Stellgliedes 25, beispielsweise eines Membranventils einer Verstärkung bedarf. Diese Verstärkung erfolgt im gezeichneten Ausführungsbeispiel in zwei Stufen, erstens im Relais 13 und zweitens im Kraftschaltgerät 7.The nozzle 4 is fed through the line 5 from the reducing valve 11 of the power switching device, to which the compressed air flows through the line 12. The throttle 6 built into the line 5 limits the level of the air pressure in such a way that the measuring accuracy of the electrical measuring mechanism is not influenced. When the temperature change occurs, the pointer 3 and thus its impact surface 8 moves, the cross section of the nozzle 4 being more or less covered. As a result, the magnitude of the air pressure prevailing in the line 5, which requires amplification to control the actuator 25, for example a diaphragm valve, changes. In the exemplary embodiment shown, this amplification takes place in two stages, firstly in relay 13 and secondly in power switching device 7.

Die Leitung 5 ist durch eine abgezweigte Leitung 14 mit der Membrandose 15 des Relais 13 verbunden. Auf dem Stift 16 der Membrandose 15 ruht eine Prallplatte 17, die um die Achse 18 drehbar ist. Dem anderen Ende der Prallplatte 17 ist eine Ausströmdüse 19 zugeordnet, deren Querschnitt bei Änderung des Luftdruckes in der Leitung 5 mehr oder weniger freigegeben wird. Die Düse 19 ist über die Leitung 20 unter Zwischenschaltung einer Drossel 21 gleichfalls an das Reduzierventil 11 des Kraftschaltgeräts angeschlossen. Der in dieser Leitung 20 herrschende Luftdruck ist wesentlich höher und beträgt in seinem Höchstwert beispielsweise das Zwanzigfache des Steuerdruckes in der Leitung 5. Die Leitung 20 endet in der Membrandose 22, durch welche die Prallplatte 23 des Kraftschaltgliedes gesteuert wird. Durch diese Prallplatte wird die Änderung des in der Leitung 24 herrschenden Druckes herbeigeführt, die zum Stellglied 25 führt. Diese Arbeitsweise des Kraftschaltgerätes ist an sich bekannt, so daß von der näheren Beschreibung hier abgesehen werden kann.The line 5 is connected to the diaphragm box 15 of the relay 13 by a branched line 14. A baffle plate 17, which can be rotated about the axis 18, rests on the pin 16 of the diaphragm can 15. The other end of the baffle plate 17 is assigned an outflow nozzle 19, the cross section of which is more or less released when the air pressure in the line 5 changes. The nozzle 19 is also connected to the reducing valve 11 of the power switching device via the line 20 with the interposition of a throttle 21. The air pressure in this line 20 is much higher and its maximum value is, for example, twenty times the control pressure in the line 5. The line 20 ends in the diaphragm box 22 through which the baffle plate 23 of the power switching element is controlled. The change in the pressure prevailing in the line 24, which leads to the actuator 25, is brought about by this baffle plate. This mode of operation of the power switching device is known per se, so that the more detailed description can be dispensed with here.

Erwähnt sei noch, daß der Drehpunkt 18 der Prallplatte 17 im Relais 13 in horizontaler Ebene verstellbar sein kann, um die Empfindlichkeit des Regelvorgangs an die herrschenden Verhältnisses anpassen zu können.It should also be mentioned that the pivot point 18 of the baffle plate 17 in the relay 13 can be adjusted in the horizontal plane in order to be able to adapt the sensitivity of the control process to the prevailing conditions.

Die Unterteilung der Kraftverstärkung in zwei Stufen ist mit Rücksicht auf die universelle Anwendungsmöglichkeit des Kraftschaltgerätes gewählt worden. Bei entsprechender Abmessung der Membrandose 22 wäre auch ihre unmittelbare Beaufschlagung mit dem durch die Düse 4 bestimmten Luftdruck möglich, so daß in diesem Fall das Relais 13 entbehrlich ist.The subdivision of the force amplification into two levels has been chosen with regard to the universal application possibility of the force switching device. Given the appropriate dimensions of the diaphragm box 22, it would also be possible to directly apply the air pressure determined by the nozzle 4, so that in this case the relay 13 can be dispensed with.

Claims

1) Electropneumatic controller, in particular temperature controller, in which a rotary or cross-coil measuring mechanism or the like for measuring. is used, characterized in that the compressed air used as an auxiliary is controlled directly by the measuring mechanism.

2) Regulator according to claim 1, characterized in that the pointer (3) of the measuring mechanism (1) carries a baffle plate (8) concentric to the axis of rotation of the measuring mechanism, the concave side of which is assigned an outlet nozzle (4) of the control air.

3) Regulator according to claim 1-2, characterized in that the nozzle (4) can be rotated about the axis of rotation of the measuring mechanism for the purpose of setting the setpoint.

4) Regulator according to claims 1-3, characterized in that the control air can be amplified in a known manner in one or more stages.