FI59466C

FI59466C - FLUID APPLIANCE FOR ANALYZING VID PROCESSINSTRUMENTERINGSSYSTEM

Info

Publication number: FI59466C
Application number: FI28673A
Authority: FI
Inventors: Robert Claude Prescott
Original assignee: Foxboro Co
Priority date: 1972-02-02
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1981-08-10
Also published as: JPS572923B2; GB1389762A; FR2170176B1; NL7301389A; AU5123673A; AR198202A1; DE2304956A1; DE2304956C2; IT977104B; FR2170176A1; CA981557A; FI59466B; AU476566B2; JPS4887290A

Description

Ε35ΡΠ Γβΐ /^KUULUTUSJULKAISU cq,,,Ε35ΡΠ Γβΐ / ^ ANNOUNCEMENT cq ,,,

jöÄ lBJ ( ' UTLÄGGN I NGSSKRIFT 0 “ 4 O OjöÄ lBJ ('UTLÄGGN I NGSSKRIFT 0 “4 O O

C ^45j Patentti nyönr.? tty 10 CS 1901 ^ (51) K».ik?/Intci.3 F 15 σ 3/04, P 15 B 5/00 SUOM I —FIN LAN D (21) P»M«tt»f*k*mu· — PatantMieknlnf 286/73 (22) Hak,ml«ptM - Antöknlnpd^ 31.01.73 * * (23) Alkupllvt—GHtl(h«t*di| 31.01.73 (41) Tullut (ulklttkcl— eilvtt off*ntll| qqC ^ 45j Patent No. tty 10 CS 1901 ^ (51) K ».ik? /Intci.3 F 15 σ 3/04, P 15 B 5/00 ENGLISH —FIN LAN D (21) P» M «tt» f * k * mu · - PatantMieknlnf 286/73 (22) Hak, ml «ptM - Antöknlnpd ^ 31.01.73 * * (23) Alkupllvt — GHtl (h« t * di | 31.01.73 (41) Tullut (ulklttkcl— eilvtt off * ntll | qq

Patentti· la rekisteri hallitut .... ........ . . .........Patent · la register managed .... ......... . .........

_ ' (44) Nlhttvtiuipanoo ja kuuLjulkaltun pvm. —_ '(44) Date of departure and date of issue. -

Patent· och regieteratyrelaan ' Arabian utlajd och utl.akrtftan publlwrad 30. oU. 8l (32)(33)(31) Fyydetty awolkau*—Begirt priorltat 02.02.72 USA(US) 22293*+ Toteennäytetty-Styrkt (71) The Foxboro Company, Foxboro, Massachusetts, USA(US) (72) Robert Claude Prescott, Foxboro, Massachusetts, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Prosessi-instrumentointijärjestelmissä käytettävä väliainekäyt-töinen koje - Fluidumdriven apparat för användning vid process-instrumenteringssystemPatent · och regieteratyrelaan 'Arabian utlajd och utl.akrtftan publlwrad 30. oU. 8l (32) (33) (31) Fyydetty awolkau * —Begirt priorltat 02.02.72 USA (US) 22293 * + Proof-Styrkt (71) The Foxboro Company, Foxboro, Massachusetts, USA (72) Robert Claude Prescott , Foxboro, Massachusetts, USA (7 * 0 Berggren Oy Ab (5 * 0 Media-operated instrument for use in process instrumentation systems - Fluidumdriven apparat för användning vid process-instrumenteringssystem

Esillä oleva keksintö tarkoittaa prosessi-instrumentointijärjestelmissä käytettävää väliainekäyttöistä kojetta. Tarkemmin sanottuna keksintö tarkoittaa voima- ja paineherkkiä kojeita ja erityisesti parannuksia ns. tasotyyppisiin väliaineohjattuihin ko-j eisiin.The present invention relates to a medium-operated instrument for use in process instrumentation systems. More specifically, the invention refers to force- and pressure-sensitive devices and in particular to the improvements of the so-called for plane-type media-guided devices.

Tasotyyppiset pneumaattiset laitteet ovat tavallisesti monikerroksista laminaarirakennetta, jonka yhdessä kerroksessa on ohut, litteä, joustava ohjauselin nivellettynä tai saranoituna kiinteään rakenteeseen niin, että se voi keinua tasossaan olevan akselin ympäri. Yksi tai useampi ohjauselimen osa voidaan järjestää reagoimaan erisuuruisille voimille tai pneumaattisille paineille. Laitteessa on lisäksi tuntoelin, tavallisimmin pneumaattinen suulake, joka reagoi ohjauselimen muuttaessa asentoaan siihen kohdistuvien voimien tai paineiden vaikutuksesta. Tuntoelimen antamaa signaalia voidaan käyttää joko takaisinkytkentänä ohjaamaan ohjauselimen johonkin toiseen osaan kohdistuvaa voimaa tai ulostulosignaalia, joka siirretään instrumentointijärjestelmän johonkin muuhun laitteeseen.Plane-type pneumatic devices are usually a multilayer laminar structure with a thin, flat, flexible guide member in one layer articulated or hinged to a fixed structure so that it can swing about an axis in its plane. One or more parts of the control member may be arranged to respond to different forces or pneumatic pressures. The device also has a sensor, usually a pneumatic nozzle, which reacts when the control member changes position due to forces or pressures applied to it. The signal provided by the sensor can be used either as feedback to control the force applied to another part of the control element or to an output signal which is transmitted to another device in the instrumentation system.

Eräisiin tasotyyppisiin laitteisiin sisältyvä keinuva ohjauselin on valmistettu syövyttämällä tasaiseen metallilevyn .kappa- 2 59466 leeseen tavallisimmin U-muotoinen aukko, jonka sisäosa muodostaa ohjauselimen kielimäisen vapaastikantavan ja päästään tuetun liikkuvan osan, kuten US-patentissa n:o 3 593 73*J on esitetty. Eräissä toisissa tasotyyppisissä laitteissa ohjauselin on tuettu keskeltä väliseinällä, joka jakaa ohjauselimen kahteen osaan, jolloin ohjauselin on ikäänkuin vaa'anselkä tai "keinulauta”, kuten on esitetty esim. US-patentissa n:o 3 590 695· Molemmat edellä selostetut tyypit käsittävät lisäksi useita eri kerroksia, jotka ulottuvat ohjauselimen yli sen molemmin puolin ja muodostavat samalla koko ohjaimen erityisiä osia, kuten esim. painekammioita, painekammi-oiden tiivisteitä, painekammioiden välisiä kanavia sekä pneumaattisia virtausvastuksia mainittuihin kanaviin.The swing guide member included in some planar type devices is made by etching a flat U-shaped opening into a flat sheet of metal sheet 2 59466, the interior of which forms a tongue-free, end-supported movable portion of the guide member, as disclosed in U.S. Patent No. 3,593,731. In some other planar type devices, the guide member is supported in the middle by a partition wall which divides the guide member into two parts, the guide member being as if it were a backrest or a "swing board", as disclosed in e.g. U.S. Patent No. 3,590,695. different layers extending over the control member on both sides thereof and at the same time forming special parts of the entire guide, such as, for example, pressure chambers, pressure chamber seals, channels between pressure chambers and pneumatic flow resistors in said channels.

Esillä olevan keksinnön tarkoitus on erityisesti parantaa mainitunlaisia tasotyyppisiä laitteita säilyttäen niiden yksinkertaisen rakenteen ja alhaiset valmistuskustannukset. Keksintö tarkoittaa näin ollen prosessi-instrumentointijärjestelmässä käytettävää väliainekäyttöistä kojetta, jossa normaalisti on keinuva ohjauselin, joka on tiivistetysti tuettu keinuakselialueella, joka erottaa kaksi vierekkäistä ohjauselimen lohkoa toisistaan, ja keksinnön mukainen koje on tunnettu siitä, että toisessa ohjauselimen lohkossa on useita erillisiä rinnakkaisia segmenttejä, joista jokainen on yhtä kappaletta keinuakselialueen kanssa, ja että keinu-akselialueesta poispäin olevat segmenttien päät voivat toisistaan riippumatta ja yksitellen liikkua vääntömomentin vaikutuksesta, joka pyrkii siirtämään segmenttiä keinuakselialueen varassa, minkä johdosta jokainen segmentti on saatettavissa keinuliikkeeseen keinuakselialueen varassa riippumatta toisista segmenteistä. Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan kojeessa on toinen keinuva ohjaus-elin, jonka keinuakselin alue sijaitsee mainitun toisen ohjauselimen vierekkäisten lohkojen välissä asennettuna siten, että mainitun toisen ohjauselimen yhden lohkon pää on ensimmäisen ohjaus-elimen yhden lohkon pään vieressä ja siinä on yhdyskappale, joka yhdistää lohkojen päät toisiinsa siten, että lohkot liikkuvat samanaikaisesti niiden kummankin keinuessa oman akselinsa ympäri. Seuraavassa tullaan myös esittämään joukko rakenneratkaisuja erilaisten sovellutusten selvittämiseksi, joita sovellutuksia on tarkoitus käyttää teollisuudessa instrumentoinnissa, kuten prosessiohjauksessa, säännöstelyssä sekä digitaali-analogia-muuttajissa. Keksinnön muita päämääriä, kohteita ja etuja tullaan selostamaan seuraavassa osaksi oheistettuihin piirustuksiin viitaten, ja osaksi 3 59466 ne selviävät sellaisinaan.It is a particular object of the present invention to improve such planar type devices while maintaining their simple structure and low manufacturing costs. The invention thus relates to a fluid-operated device for use in a process instrumentation system, which normally has a rocking control member sealedly supported in a rocking axis region separating two adjacent control members, and the device according to the invention characterized in that the second control block has several separate parallel segments. each is integral with the swing axis region, and that the ends of the segments away from the swing axis region can move independently of each other under the effect of a torque tending to move the segment on the swing axis region, causing each segment to be rocked independently of the other segments. According to an embodiment of the invention, the device has a second swinging control member, the area of the swing axis being located between adjacent blocks of said second control member so that one block end of said second control member is adjacent to one block end of the first control member and has a connector connecting the ends of the blocks. to each other so that the blocks move simultaneously as they each swing about their own axis. The following will also present a set of structural solutions for elucidating the various applications that are intended to be used in industrial instrumentation, such as process control, regulation, and digital-to-analog converters. Other objects, objects and advantages of the invention will be described in part below with reference to the accompanying drawings, and in part 355646 they will become apparent as such.

Kuvio 1 esittää perspektiivipiirroksena tasomaista ohjauselintä, joka on pneumaattisen prosessijohtimen osa; kuvio 2 esittää poikkileikkauksena osaa tasomaisesta pneumaattisesta laitteesta (kuvio 1); kuviot 3A-3I esittävät perspektiivipiirroksina koko ohjaimen laminaarirakenteen eri kerroksia kuviossa 1 esitetty tasomainen ohjaus-elin mukaanluettuna; kuvio 4 esittää poikkileikkauksena keksinnön mukaista suhdeyksikköä; kuvio 5 esittää pituussuuntaista pystyleikkausta (osittain kaaviomaisena) viivaa 5-5 pitkin (kuvio 4); kuvio 6 on suurennettu leikkaus pneumaattisesta kytkimestä; kuvio 7 esittää poikkileikkausta (osittain kaaviomaisena) viivaa 7-7 pitkin (kuvio 4); kuvio 8 esittää pitkittäisleikkauksena kuviossa 4 esitettyyn suhdeyksikköön perustuvaa modifioitua konstruktiota, mutta joka on järjestetty käytettäväksi teollisen prosessin ohjaamiseen; kuvio 9 esittää poikkileikkauksena kuvion 7 esittämää laitetta; kuvio 10 esittää poikkileikkauksena modifioitua versiota laitteesta, jonka taipuvasta tasosegmentistä saadaan säädettävissä oleva voima; kuvio 11 esittää vaakaleikkausta päittäin järjestetyistä saranoiduista tasomaisista ohjauselimistä; sekä kuvio 12 esittää pitkittäisenä pystyleikkauksena kuvion 11 esittämää laitetta.Figure 1 is a perspective view of a planar control member forming part of a pneumatic process guide; Fig. 2 shows a cross-section of a part of a planar pneumatic device (Fig. 1); Figures 3A-3I are perspective views showing different layers of the entire laminar structure of the guide, including the planar guide member shown in Figure 1; Fig. 4 is a cross-sectional view of a relationship unit according to the invention; Fig. 5 shows a longitudinal vertical section (partly diagrammatic) along line 5-5 (Fig. 4); Fig. 6 is an enlarged sectional view of the pneumatic clutch; Fig. 7 shows a cross-section (partly schematic) along line 7-7 (Fig. 4); Fig. 8 shows a longitudinal section of a modified construction based on the ratio unit shown in Fig. 4, but arranged for use in controlling an industrial process; Fig. 9 is a cross-sectional view of the device shown in Fig. 7; Fig. 10 is a cross-sectional view of a modified version of a device having an adjustable force from a flexible planar segment; Fig. 11 shows a horizontal section of end-hinged planar guide members; and Fig. 12 is a longitudinal vertical section of the device shown in Fig. 11.

Kuviossa 1 on kaaviomaisesti esitetty pneumaattinen prosessi-ohjain sekä siihen kuuluva “joustava yhdistelmä", jonka kokonaisviite-numero on 10. Tämä yhdistelmä on osa laminaarirakenteesta, jonka erilliset kerrokset on esitetty perspektiivipiirroksina kuvioissa 3A - 31. Mainittu joustava yhdistelmä käsittää kaksi yhteensovitettua hieman joustavaa, mutta oleellisesti muotonsa säilyttävää ohutta metallilevyä 12A ja 12B, joissa on kohdakkaiset aukot järjestettyinä siten, että ne rajoittavat moniosaisen keinuvan ohjauselimen 14 sekä pitkänomaisen osan 16, joka on vapaastikantavana saranoitu toisesta päästään 18.Figure 1 schematically shows a pneumatic process controller and its associated "flexible combination" having a total reference number of 10. This combination is part of a laminar structure having separate layers shown in perspective in Figures 3A to 31. Said flexible combination comprises two coordinated slightly flexible, but a substantially metal-retaining thin metal plate 12A and 12B having aligned openings arranged to define a multi-part swing guide member 14 and an elongate portion 16 hinged at one end 18 to be freely supported.

Levyjen 12A ja 12B välissä on ohut kuminen tiivistekalvo 20.There is a thin rubber sealing film 20 between the plates 12A and 12B.

Tämä kalvo ulottuu mainittujen aukkojen yli eristäen joustavan yhdistelmän vastakkaisilla puolilla olevat tilat toisistaan sallien samalla keinuvan ohjauselimen 14 liikkuvan hieman akselinsa 20 varassa sekä saranoidun osan 16 samoin liikkuvan hieman kiinnityskohtansa 16 varassa. Aukon 17 tarkoitus on antaa osalle 16 sopiva jousto mainittua liikettä varten.This membrane extends over said openings, isolating the spaces on opposite sides of the flexible assembly, while allowing the rocking guide member 14 to move slightly on its axis 20 and the hinged part 16 to move slightly on its attachment point 16. The purpose of the opening 17 is to give the part 16 a suitable elasticity for said movement.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti johtokanavat ja vastaavat tarkoituksella selvittää pneumaattisen prosessiohjaimen eri osien toimintaa lopullisen automaattisen ohjaavan ulostulosignaalin muodostamiseksi. Laminaarirakenteen eri kerrokset, joita ei esitetä kuviossa 1 (ks. kuviot 3A - 31), liittyvät tiiviisti ohjauselimeen 14 t 59466 / siten, että ne muodostavat tämän määrättyjen osien sekä saranoidun osan 16 kohdalla umpinaiset painekammiot. Lisäksi ne muodostavat ohjauselimen 14 keinuaks^lin molemmin puolin eristävän väliseinän, joka tukee akselikohtaa, sekä joukon yhdyskanavia pneumaattisten signaalien johtamiseksi painekammioiden ja toimivien eri osien välillä.Figure 1 schematically illustrates conduits and the like for the purpose of determining the operation of various portions of a pneumatic process controller to generate a final automatic control output signal. The various layers of the laminar structure, not shown in Fig. 1 (see Figs. 3A to 31), are tightly connected to the guide member 14 t 59466 / so as to form closed pressure chambers at certain parts thereof and at the hinged part 16. In addition, they form an insulating partition on both sides of the rocker arm of the control member 14, which supports the shaft point, and a number of connecting channels for conducting pneumatic signals between the pressure chambers and the various operating parts.

Keinuva ohjauselin 14 koostuu akselin 22 kahden puolen olevista osista, joista akselin 22 alapuolella oleva osa 30 on suurehko kielimäinen segmenttti, kun taas akselin yläpuolella oleva osa muodostuu kahdesta erillisestä, pienemmästä kielimäisestä segmentistä 32 ja 34. Kukin segmentti on samaa ainetta akseliosan kanssa siten, että ne liikkuvat yhdessä tämän kanssa tai voivat siirtää siihen erikseen ohjattavia vääntövoimia. Seuraavassa tullaan tarkemmin selostamaan, kuinka ohjauselin 14 on osana voimat&sapainotetueta järjestelmästä, jossa akseliosaan kohdistuvat vääntövoimat pidetään automaattisesti tasapainossa.Pivoting the control member 14 is composed of 22 two-side shaft portions, of which the axis center 22 of part 30 has a relatively large tongue-like segmenttti, while the space above the shaft part consists of two separate, the lower tongue-shaped segments 32 and 34. Each segment of the same material with the shaft portion so that they move together with this or can transmit separately controlled torques to it. In the following, it will be explained in more detail how the control member 14 is part of the forces & tail support of a system in which the torques applied to the shaft part are automatically kept in balance.

Alempaan segmenttiin 30 on tehty suorakaiteen muotoinen eris-tysaukko, joka tehokkaasti eristää eli "irrottaa” ohjauselimen 14 vastapäisestä liikkumattomasta (lujasti kiinnitetystä) tukivarresta 38, joka on osa joustolevyjen 12A ja 12B ulkokehää. Tämä aukko ulottuu sivusuunnassa (t.s. akselin 22 suuntaan) huomattavasti tukivarren reunojen ohi ja mieluimmin aina erillisten segmenttien 32 ja 34 vastakkaisten sisäreunojen kohdalle. Tämä tarkoittaa sitä, että eristysaukko vastapäätä aukkoja 40 ja- 42, jotka muodostavat segmenttien 32 ja 34 toisiaan kohden olevat reunat. Täten ohjauselin 14 pystyy herkästi keinumaan akselinsa 22 varassa ilman että ohjaimen runkoon kiinteästi yhdistetty tukivarsi vastustaa tätä liikettä.The lower segment 30 is provided with a rectangular insulating opening which effectively insulates or "detaches" the guide member 14 from the opposite fixed (firmly attached) support arm 38 which is part of the outer circumference of the resilient plates 12A and 12B. past the edges and preferably always at opposite inner edges of the separate segments 32 and 34. This means that the insulating opening opposite the openings 40 and 42 forming the facing edges of the segments 32 and 34. Thus, the guide member 14 can easily swing on its shaft 22 without a support arm fixedly connected to the frame resists this movement.

Laminaarirakenteen toisiinsa liittyvät osat muodostavat kaksi painekammiota 50 ja 52, jotka ovat kahden puolen alempaa segmenttiä 30, toiset kaksi painekammiota 54 ja 56» jotka ovat kahden puolen oikeanpuolista ylempää segmenttiä 34, sekä kolmannet kaksi painekammiota 58 ja 60, jotka ovat kahden puolen saranoitua segmenttiä 16.of the filamentary structures connected parts forming two pressure chambers 50 and 52 which are the two sides of the lower segment 30, the other two pressure chambers 54 and 56 "which are the two sides of the right-hand upper segment 34 and the third two pressure chambers 58 and 60 which are hinged two side segments 16 .

Joustava tiivistekalvo 20 estää ilmaa pääsemästä ohjauselimen 14 sekä segmentin 16 ympärillä olevien aukkojen kautta, jolloin painekammiot ovat tehokkaasti eristetyt toisistaan siten, että vastakkaisissa painekammioissa voi vallita erisuuruiset paineet. Vasemmanpuoleinen ylempi segmentti 32 ulottuu tiivistetyn akselialueen 22 läpi laminaarirakenteen seinämän ulkopuolelle ulkoilmaan. Tiivistekalvo 20 ei ulotu näin pitkälle.The flexible sealing membrane 20 prevents air from entering through the openings around the guide member 14 and the segment 16, whereby the pressure chambers are effectively insulated from each other so that different pressures can prevail in the opposite pressure chambers. The left upper segment 32 extends through the sealed shaft region 22 outside the wall of the laminar structure to the outside air. The sealing membrane 20 does not extend so far.

Kuten jo aikaisemmin mainittiin on keinuva ohjauselin 14 5 59466 voimatasapainotettu laite, mikä tarkoittaa sitä, että akseliin 22 vaikuttavat vääntövoimat pidetään tasapainossa negatiivisen takaisinkytkennän avulla. Takaisinkytkentäsignaalit ovat lähtöisin aseman muutoksille reagoivasta pneumaattisesta suulakkeesta 62, joka on suunnattu ohjauselimen ulkopuolista segmenttiä 32 kohden sekä yhdistetty johdon 64 ja virtausvastuksen 66 kautta paineilmaverkkoon, jonka paine on 0,14 MPa. Periaatteessa suulake 62 reagoi akselin 22 kohdalle ilmenevään mahdolliseen vääntömomenttien tasapainohäiriöön, joka aiheutuu paine-erosta oikeanpuolisen yläsegmentin 34 kummallakin puolella olevien painekammioiden 54 ja 56 tai alapuolisen segmentin 30 kummallakin puolella olevien painekammioiden 50 ja 52 välillä.As previously mentioned, the swing control member 14 5 59466 is a force-balanced device, which means that the torques acting on the shaft 22 are kept in balance by means of negative feedback. The feedback signals come from a position-responsive pneumatic nozzle 62 directed toward the segment 32 outside the control member and connected via line 64 and flow resistor 66 to a compressed air network having a pressure of 0.14 MPa. In principle, the nozzle 62 responds to a possible torque imbalance at the shaft 22 due to a pressure difference between the pressure chambers 54 and 56 on either side of the upper right segment 34 or the pressure chambers 50 and 52 on each side of the lower segment 30.

Painekammiossa 56 vallitsee n.s. "asetuspaine", joka saadaan asetuspainejohdosta 68. Vastakkaisessa kammiossa 54 vallitseva paine on "mitattava" paine, joka saadaan tavanomaisesta mittalaitteesta tulevasta johdosta 70. Kammiossa 50 ja 52 vallitsevia paineita ohjataan pneumaattisella takaisinkytkennällä, joka seuraa suulakkeen 62 antamia signaaleja ja joka selostetaan myöhemmin.In the pressure chamber 56 there is a so-called the "set pressure" obtained from the set pressure line 68. The pressure in the opposite chamber 54 is the "measurable" pressure obtained from the line 70 of a conventional measuring device. The pressures in the chambers 50 and 52 are controlled by pneumatic feedback following signals from nozzle 62 and described later.

Asemaherkässä suulakkeessa 62 muodostuva vastapaine johdetaan johtoa 64 pitkin ulostuloreleelle 72, joka antaa edellämainittuja takaisinkytkentäpiirejä aktivoivan signaalin, joka samalla toimii ohjelman ulostulo- (ohjaus-)signaalina, t.s. aikaansaa sopivat vent-tiiliasennot mitatun ja asetuspaineen pitämiseksi yhtä suurina. Kun ohjattavan prosessin tila on vakiintunut ja mitattu paine ja ohjaus-paine ovat samansuuruiset, ohjauselimeen 14 kohdistuvat vääntövoimat ovat tasapainossa ohjauselimen ollessa sellaisessa asennossa, että vastapaine suulakkeessa aikaansaa sopivan ohjaussignaalin stabi-lointiventtiilin pitämiseksi kohdallaan.The back pressure generated in the position-sensitive nozzle 62 is conducted along line 64 to an output relay 72, which provides a signal activating the aforementioned feedback circuits, which at the same time acts as a program output (control) signal, i. provides suitable valve positions to keep the measured and set pressure equal. When the state of the process to be controlled is stabilized and the measured pressure and the control pressure are equal, the torques applied to the control member 14 are balanced with the control member in such a position that the back pressure in the nozzle provides a suitable control signal to hold the stabilization valve in place.

Jos mitattu signaali ja asetussignaali ovat erisuuret, aiheuttaa ohjauselimen segmentin 34 kahden puolen olevissa kammioissa vallitseva paine-ero vääntömomentin akseliin 22. Tämä vääntömomentti pyrkii kääntämään ohjauselintä 14 ja samalla alempaa segmenttiä 30 ja ulkopuolista segmenttiä 32, koska kaikki nämä segmentit ovat yhtä ainetta ja kiertyvät yhteisen akselinsa varassa. Tästä on seurauksena vastapaineen muuttuminen suulakkeessa 62, mikä puolestaan saa releen 72 ulostulopaineen muuttumaan vastaavasti.If the measured signal and the setting signal are different, causing in 34 double-side guide member segment prevailing in the chambers the pressure differential torque to the shaft 22. This torque tends to turn the operating member 14 while the lower segment 30 and the external segments 32 as these segments are the same material and rotating the common on its axis. This results in a change in the back pressure in the nozzle 62, which in turn causes the output pressure of the relay 72 to change accordingly.

Tämän releen ulostulopäine johdetaan negatiivisen takaisinkytkennän johdon 74 kautta alemman segmentin 30 takana olevaan painekammioon 52, jossa se pitää ohjauselimeen 14 kohdistuvat netto-vääntömomentit tasapainossa. Kun vääntömomentti joutuu hetkellisesti pois tasapainosta mitatun paineen tai asetuspaineen muuttuessa, ai- 6 59466 kaansaa tällöin syntynyt paineen muutos releen ulostulopaineessa vastaavansuuruisen muutoksen kammiossa 52 vallitsevaan takaisinkytken-täpaineeseen, joka paineenmuutos on juuri oikean suuruinen saattamaan vääntömomentit jälleen tasapainoon. Kun tasapainotila on uudelleen saavutettu, on releen 72 uusi ulostulopaine ohjaimen ulostulo-paine, joka säätää prosessiventtiilin uudelleen siten, että mitattu signaali on yhtä suuri kuin asetussignaali.The output end of this relay is conducted via a negative feedback line 74 to a pressure chamber 52 behind the lower segment 30, where it balances the net torques applied to the control member 14. When the torque is momentarily out of equilibrium as the measured pressure or set pressure changes, the resulting change in pressure at the relay outlet pressure is accompanied by a corresponding change in the feedback pressure in chamber 52, which pressure change is just the right amount. When equilibrium is reached again, the new output pressure of relay 72 is the output pressure of the controller, which readjustes the process valve so that the measured signal is equal to the set signal.

Tähän ohjaimeen sisältyy myös laite, joka sisällyttää ulostulosignaaliinsa korjausfunktion. Itse asiassa suurenee ohjaustoiminta (venttiilin avaaminen tai sulkeminen) mitatun signaalin ja asetus-signaalin välisen paine-eron kasvamisen seurauksena. Tämä korjaus saadaan aikaan positiivisella takaisinkytkennällä, jossa releen ulostulopaine johdetaan positiivisen takaisinkytkennän johtoa 76 pitkin säädettävään pneumaattiseen korjasvirtauksen säätimeen 78. (Tämä virtauksens.äädin on esitetty osana kaksoissäätimestä 80 ja on tässä ennestään tunnettua rakennetta). Korjaussäätimen 78 ulostulosta 82 korjauspiiri jatkuu tavallisesti melko tilavan säiliön 84 ja vaimen-nusvastuksen 85 kautta saranoidun segmentin 16 takana olevaan alempaan painekammioon 60.This controller also includes a device that includes a correction function in its output signal. In fact, the control function (opening or closing the valve) increases as a result of the increase in the pressure difference between the measured signal and the set signal. This correction is accomplished by positive feedback, where the output pressure of the relay is conducted via a positive feedback line 76 to an adjustable pneumatic corrective flow controller 78. (This flow controller is shown as part of the dual controller 80 and is a structure known herein). From the output 82 of the correction controller 78, the correction circuit usually continues through a rather spacious tank 84 and a damping resistor 85 to a lower pressure chamber 60 behind the hinged segment 16.

Tätä saranoitua segmenttiä 16 käytetään pääasiassa pneumaattista eristämistä varten, ja se toimii yksi-yhteen (1:1) välivahvis-timena aikaansaamaan etukammioon 58 samansuuruinen paine kuin taka-kammiossa 60. Tätä varten etukammio 58 on yhdistetty kiinteän vir-tauksensäätimen kautta paineilmaverkkoon (paine esim. 0,1.4 MJ'a). Kammion 58 seinämään vastapäätä segmenttiä 16 on asennettu ilmasuulake 88, joka säätää ulospurkautuvan ilman määrää segmentin 16 asennon mukaan. Jos kammiossa 58 vallitseva paine tulee erilaiseksi kuin korjauspai-ne kammiossa 60, muuttaa segmentti 16 asemaansa tämän paine-eron vaikutuksesta, jolloin suulakkeen 88 tehollinen virtausvastus muuttuu palauttaen painetasapainon. Täten paine kammiossa 58 pysyy samansuuruisena kuin korjauspaine vastakkaisessa kammiossa 60.This hinged segment 16 is used primarily for pneumatic isolation and acts as a one-to-one (1: 1) intermediate amplifier to provide the front chamber 58 with the same pressure as the rear chamber 60. For this purpose, the front chamber 58 is connected to a compressed air network via a fixed flow controller (e.g. 0.1.4 MJ'a). An air nozzle 88 is mounted on the wall of the chamber 58 opposite the segment 16, which adjusts the amount of air discharged according to the position of the segment 16. If the pressure in the chamber 58 becomes different from the correction pressure in the chamber 60, the segment 16 changes position due to this pressure difference, whereby the effective flow resistance of the nozzle 88 changes, restoring the pressure equilibrium. Thus, the pressure in chamber 58 remains the same as the correction pressure in the opposite chamber 60.

Tämä välivahvistimesta saatu korjauspaine johdetaan painekammios-ta 58 paineenalennusvastuksen 90 ja vaimennusvastuksen 91 kautta oh-jauselimen 14 alemman segmentin 30 edessä olevaan painekammioon 50. Paine kammiossa 50 pyrkii vastustamaan eli pienentämään takakammiossa 52 vallitsevan paineen aikaansaamaa negatiivista takaisinkytkentä-vääntömomenttia, jolloin sen voidaan katsoa muodostavan "positiivisen" takaisinkytkennän. Positiivisen takaisinkytkennän vaikutuksen dynamiikka on riippuvainen, kuten tavanomaisissa pneumaattisissa korjauspiireissä, sekä korjausvirtauksen säätimen 78 asennosta että korjausvirtauksen muiden määrättyjen parametrien suuruudesta. Tun-tosuulakkeen 62 aikaansaama negatiivinen takaisinkytkentä pitää kui- 7 59466 tenkin ohjauselimeen 14 kohdistuvat vääntömomentit aina tasapainossa.This correction pressure from the intermediate amplifier is conducted from the pressure chamber 58 through the pressure reduction resistor 90 and the damping resistor 91 to the pressure chamber 50 in front of the lower segment 30 of the control member 14. The pressure in the chamber 50 tends to resist, i.e. reduce, positive "feedback. The dynamics of the positive feedback effect depends, as in conventional pneumatic correction circuits, both on the position of the correction flow controller 78 and on the magnitude of other specified parameters of the correction flow. However, the negative feedback provided by the sensor nozzle 62 always keeps the torques applied to the control member 14 in balance.

Kaksoissäätimeen 80 sisältyy myös toinen säädin 92, joka on yhdistetty johdon 93 ja kiinteän paineenalennusvastuksen 90 kautta välivahvistimen ulostulokammioon 58. Täten tämä toinen vastus 92 on tehollisesti sarjassa kiinteän vastuksen 90 kanssa, jolloin nämä molemmat vastukset toimivat yhdessä eräänlaisena paineenjakajana, jolloin yhtymäkohdassa 9^ vallitseva paine on ulostulopaineen ja kor-jauspaineen välillä. Tämän positiivisen takaisinkytkentäpaineen todellinen suuruus on kiinteän vastuksen 90 ja säädettävän vastuksen 92 välisen suhteen funktio. Tämä positiivinen takaisinkytkentäpaine johdetaan vaimennusvastuksen 91 kautta positiivisen takaisinkytkennän kammioon 50. Tästä ilmenee, että säädettävän vastuksen 92 asetus määrää edellämainitun "suhteen” suuruuden.The dual controller 80 also includes a second controller 92 connected via line 93 and a fixed decompression resistor 90 to the output chamber 58 of the intermediate amplifier. Thus, this second resistor 92 is effectively in series with the fixed resistor 90, both resistors acting together as a kind of pressure distributor. is between the outlet pressure and the correction pressure. The actual magnitude of this positive feedback pressure is a function of the relationship between the fixed resistor 90 and the adjustable resistor 92. This positive feedback pressure is conducted through the damping resistor 91 to the positive feedback chamber 50. It follows that the setting of the adjustable resistor 92 determines the magnitude of the above-mentioned "ratio".

Tasomaiseen pneumaattiseen ohjaimeen sisältyvät pneumaattiset virtausvastukset ovat parhaiten pieniä reikiä joustavassa yhdistelmässä 10. Kuvioissa 3C, 3D ja 3E nähdään kohdakkaiset reiät 85,86, 90 ja 91, jotka muodostavat tässä selostuksessa muualla mainitut samannumeroiset virtausvastukset. Tapa, jolla tämäntapaiset vastus-reiät ovat kytketyt pneumaattisiin piireihin, on esitetty US-paten-tissa n:o 3 593 734. Laminaarirakenteen kerroskappaleet ovat mainitun patentoidun teknologian mukaisesti varustetut kanavilla tarvittavia pneumaattisia liitäntöjä varten. Samoin on kuvion 3A esittämässä osassa laajennus, joka muodostaa korjaussäätimen 78 yhteydessä olevan ilmatilan 84.The pneumatic flow resistors included in the planar pneumatic guide are best small holes in the flexible combination 10. Figures 3C, 3D and 3E show the aligned holes 85, 86, 90 and 91 which form the flow resistors of the same number mentioned elsewhere in this specification. The manner in which such resistance holes are connected to pneumatic circuits is disclosed in U.S. Patent No. 3,593,734. The laminates of the laminar structure are provided with channels for the necessary pneumatic connections in accordance with said patented technology. Similarly, the portion shown in Figure 3A has an extension that forms the airspace 84 associated with the correction controller 78.

Kuvioissa 3A-3I on esitetty laminaariset rakenneosat, jotka yhdessä muodostavat kerrosrakenteisen ohjaimen. Keskellä on joustava yhdistelmä 10, johon keinuva ohjauselin 14 sisältyy. Tämä joustava yhdistelmä on samanlainen kuin edellämainitussa US-patentissa n:o 3 590 694 selostettu ohjauselin, ja se koostuu kahdesta ulko-osasta 12A ja 12B, jotka ovat valmistetut ohuesta joustavasta metallilevystä ja jotka ovat liimatut (epoksiliimalla) kumpikin omalle puolelleen vastaavanmuotoista kumista tiivistekalvoa 20. Joustavan yhdistelmän kummallakin puolella on kumiset tiivisteet 95 ja 96.Figures 3A-3I show laminar components which together form a layered guide. In the middle is a flexible combination 10 which includes a rocking guide member 14. This flexible combination is similar to the guide member described in the aforementioned U.S. Patent No. 3,590,694, and consists of two outer portions 12A and 12B made of a thin flexible sheet metal and glued (with epoxy adhesive) to each other a correspondingly shaped rubber sealing film 20. There are rubber seals 95 and 96 on each side of the flexible combination.

Nämä tiivisteet 95 ja 96 toimivat painetiivisteinä kansi-kappaletta 97 ja vastakkaisella puolella oleva pohjakappaletta 98 vastaan. Pohjakappale käsittää kammiokappaleen 98A sekä siihen liimatun ohuen peitelevyn 98B, joka peittää erilaiset, pohjakappaleen alapinnassa olevat ilmakanavat muodostaen ilmajohtoja suunnilleen samalla tavoin kuin US-patentissa n:o 3 371 862 on selostettu.These seals 95 and 96 act as pressure seals against the cover piece 97 and the base piece 98 on the opposite side. The base body comprises a chamber body 98A and a thin cover plate 98B adhered thereto, which covers various air passages on the lower surface of the base body, forming air ducts in approximately the same manner as described in U.S. Patent No. 3,371,862.

8 594668 59466

Laminaarirakenteen alimpana osana on verraten tukeva pohja-levy 99» jossa olevat reiät yhdistävät ohjauselimen ohjausjärjestelmän muihin osiin. Näissä rei'issä on kumiset O-renkaat, joilla tiivistetään ohjaimesta ohjauspöytään (ei esitetty) menevät johdot.The lowest part of the laminar structure is a relatively strong base plate 99 »in which the holes connect the control member to other parts of the control system. These holes have rubber O-rings that seal the wires from the controller to the control table (not shown).

Kuvioissa 4-7 esitetään toinen voimatasapainoitettu tasomainen laite, joka tässä tapaksessa on järjestetty antamaan ulostulosignaalin, jonka suuruus on ennalta määrätyssä (mutta säädettävässä) suhteessa muuttuvaan sisääntulosignaaliin. Tämä laite on tavallisesti suorakaiteen muotoinen laminaarinen rakenne, jonka yhdessä osassa on yleisviitenumerolla 100 merkitty joustava yhdistelmä. Tämä koostuu kahdesta ohuesta levystä 102 jotain jäykäntaipuvaa metallia sekä levyjen välissä olevasta välikerroksesta 102, joka on jotain sitkeätä ainetta, kuten kumia. Levyt 102 ovat identtiset ja valmistetut joko meistämällä tai syövyttämällä. Levyissä on joukko aukkoja, jotka erottavat niistä ulkoisen reunaosan sekä sisäpuolisen keinuvan ohjauselimen 104.Figures 4-7 show another force-balanced planar device, which in this case is arranged to give an output signal the magnitude of which is predetermined (but adjustable) in relation to the variable input signal. This device is usually a rectangular laminar structure with a flexible combination marked with the general reference number 100 in one part. This consists of two thin plates 102 of some rigid metal and an intermediate layer 102 between the plates, which is some tough material such as rubber. The plates 102 are identical and made by either stamping or etching. The plates have a plurality of openings separating the outer edge portion and the inner rocking guide member 104 therefrom.

Eräs näistä aukoista, 105, erottaa levystä suurehkon kolmiomaisen segmentin 104 (kuvio 4), jonka yksi sivu rajoittuu akseli-osaan 108. Akselin vastakkaisella puolella on levyissä useampia U-muotöisiä aukkoja 110, 112, 114, 116, jotka erottavat niistä joukon (tässä tapauksessa neljä) verraten pienikokoista vierekkäistä kielimäistä segmenttiä 118, 120, 122 ja 124, jotka ovat yhtä ainetta ohjauselimen suuren segmentin 106 kanssa. Levyissä 102 on lisäksi joukko tavallisesti suorakaiteen muotoisia eristysaukkoja 126, 128 ja 130, jotka helpottavat segmentin 106 keinuvaa liikettä.One of these openings, 105, separates from the plate a rather triangular segment 104 (Fig. 4), one side of which abuts the shaft portion 108. On the opposite side of the shaft, the plates have a plurality of U-shaped openings 110, 112, 114, 116 in the case of four) compared to the small adjacent tongue segments 118, 120, 122 and 124, which are one substance with the large segment 106 of the control member. The plates 102 further have a plurality of generally rectangular insulating openings 126, 128, and 130 that facilitate the rocking movement of the segment 106.

Laminaarirakenne käsittää lisäksi kaksi vaippaosaa 132 ja 134, joissa on seinämät 136 ja 138. Nämä seinämät kannattavat tasomaista ohjauselintä siten, että se voi keinua akselinsa 108 varassa. Kuten kuviosta 4 nähdään voi tämä akseli määrätyissä tapauksissa kulkea viistoon ohjauselimen poikki, jolloin segmenttien 118-124 pinta-alat ovat erisuuret ennalta määrätyn kaavion mukaisesti, t.s. ne pienenevät siirryttäessä akselin päästä toiseen. Tarpeen mukaan voidaan segmenttien pinta-alaa vaihdella myös muuttamalla niiden leveyttä.The laminar structure further comprises two sheath portions 132 and 134 with walls 136 and 138. These walls support a planar guide member so that it can swing on its axis 108. As can be seen from Fig. 4, this axis can in certain cases run obliquely across the guide member, whereby the areas of the segments 118-124 are different according to a predetermined diagram, i. they decrease as they move from one end of the shaft to the other. If necessary, the area of the segments can also be varied by changing their width.

Tässä ratkaisussa ohjauselimen kaikkien segmenttien (106 sekä 118-134) alla on niitä vastaavat painekammiot, joista kuhunkin segmenttiin kohdistetaan säädettävä paine. Tämän vuoksi alavaipassa 134 on lisäväliseiniä, jotka yhdessä tasomaisen ohjauselimen 104 segmenttien kanssa muodostavat sarjan suljettuja painekammioita 140, 142, 144, 146 ja 148. Kuhunkin kammioon tulee sisääntulojohto 150, 9 59466 152, 154, 156 ja 158, joiden kautta voidaan johtaa paineenalaista nestettä, joka puolestaan kohdistaa vastaavan paineen kunkin segmentin alapintaan.In this solution, underneath all the segments (106 and 118-134) of the control member, there are corresponding pressure chambers, each segment to which an adjustable pressure is applied. Therefore, the lower jacket 134 has additional partitions which, together with the segments of the planar guide member 104, form a series of closed pressure chambers 140, 142, 144, 146 and 148. Each chamber has an inlet line 150, 59466 152, 154, 156 and 158 through which pressurized fluid can be conducted. , which in turn applies a corresponding pressure to the lower surface of each segment.

Laitteeseen kuuluu vielä lisäksi neljä pneumaattista kytkintä 160, 162, 164 ja 166, joiden avulla säädetään sisääntuloa rinnakkaisia segmenttejä vastaaviin painekammioihin 1^2—148. Nämä kytkimet ovat piirustuksissa esitetty käsikäyttöisinä kiertokytkiminä (kuvio 6) laitteen toiminnan yksinkertaiseksi selvittämiseksi, mutta on selvää, että keksinnön kaupallisessa sovellutuksessa tullaan tavallisesti käyttämään jonkun muun tyyppistä tunnettua pneumaattisesti ohjattua kytkintä. Kytkimet voivat olla esim. osia kerrosrakenteesta, t.s. kuoriosista.The device further comprises four pneumatic switches 160, 162, 164 and 166 for adjusting the inlet to the pressure chambers 1 ^ 2 to 148 corresponding to the parallel segments. These switches are shown in the drawings as manual rotary switches (Figure 6) to simplify the operation of the device, but it is clear that in a commercial application of the invention another type of known pneumatically controlled switch will usually be used. The switches can be e.g. parts of a layered structure, i. shell parts.

Kytkimillä 160-166 voidaan painekammiot 142-148 yhdistää si-sääntulevaan signaalijohtoon 168 tai irroittaa siitä. Vaihtoehtoisesti voidaan yksittäiset painekammiot kytkimen ollessa toisessa asennossa yhdistää ulkoilmaan.Switches 160-166 allow pressure chambers 142-148 to be connected to or disconnected from the incoming signal line 168. Alternatively, the individual pressure chambers can be connected to the outside air when the switch is in the second position.

Suuren ohjauselinsegmentin 106 alla olevaan painekammioon 1*10 on asennettu pneumaattinen suulake 170, jonka suu on aivan lähellä segmentin alapintaa, joka tässä tapauksessa toimii suulakkeen tehollista aukkoa säätävänä läppänä. Suulakkeen toinen pää on yhteydessä ulkoilmaan. Kammion 140 sisääntulo 150 on virtausvastuksen 172A pneumatic nozzle 170 is mounted in the pressure chamber 1 * 10 below the large guide member segment 106, the mouth of which is very close to the lower surface of the segment, which in this case acts as a flap for adjusting the effective opening of the nozzle. The other end of the nozzle communicates with the outside air. The inlet 150 of the chamber 140 is a flow resistor 172

OO

välityksellä yhdistetty paineilmaverkkoon, jonka paine on 1,4 kp/cm'. Tällä järjestelyllä suulakkeen 170 suun ja segmentin 106 välisen raon suuruus määrää kammiossa vallitsevan paineen suuruuden.connected to a compressed air network with a pressure of 1,4 kp / cm '. With this arrangement, the size of the gap between the mouth of the nozzle 170 and the segment 106 determines the magnitude of the pressure in the chamber.

Kuvioissa 4-7 esitetty suhdelaite aikaansaa ulostulojohtoon 174 painesignaalin, joka on määrätyssä säädettävässä suhteessa si-sääntulojohdossa 168 olevaan painesignaaliin. Laite toimii lyhyesti sanottuna seuraavasti: Kytkimillä 160-164 valitaan mihin kammioista 142-148 sisääntulosignaali tuodaan johdosta 168 ja samalla sisääntu-lovääntömomentin nettosuuruus, joka kohdistuu akseliin 108 vierekkäisten segmenttien yhteisvaikutuksesta. Tämä vääntömomentti pyrkii kallistamaan ohjauselintä 100 siten, että suuri segmentti 106 siirtyy suulaketta 170 kohti. Tämä pienentää suulakkeen läpivirtausta, jolloin paine nousee kammiossa 140 suurentaen segmentin 106 akseliin kohdistamaa vastakkaista vääntömomenttia. Täten kammiossa 140 vallitseva paine pysyy automaattisesti niin suurena, että se vastaa sisään-tulopaineen aikaansaamaa nettovääntömomenttia, t.s. negatiivinen vastakytkentä pitää vääntömomentit tasapainossa.The ratio device shown in Figures 4-7 provides a pressure signal to the output line 174 that is in a predetermined adjustable relationship to the pressure signal at the input line 168. Briefly, the device operates as follows: Switches 160-164 select to which of the chambers 142-148 the input signal is applied via line 168 and at the same time the net amount of input torque applied to the shaft 108 by the combined action of adjacent segments. This torque tends to tilt the guide member 100 so that the large segment 106 moves toward the nozzle 170. This reduces the flow through the nozzle, causing the pressure in the chamber 140 to increase, increasing the opposite torque applied by the segment 106 to the shaft. Thus, the pressure in the chamber 140 automatically remains so high that it corresponds to the net torque produced by the inlet pressure, i. a negative mating connection keeps the torques in balance.

Kytkimille 160-168 valitut säädöt määräävät segmenttien II8-124 sisääntulosignaalin paineen mukaisesti akselille 108 kohdistaman yhdistetyn (kumulatiivisen) vääntömomentin suuruuden, jolloin 10 59466 ulostulopaine johdossa 174 edustaa (vastaa) mainitun yhdistetyn vääntömomentin suuruutta. Jos sisääntulopaine johdossa 168 muuttuu, muuttuu ulostulopaine vastaavasti siten, että mainittujen paineiden suhde pysyy muuttumattomana. Muuttamalla kytkimen säätöä voidaan yhdistettyä sisääntulon vääntömomenttia muuttaa, jolloin suulakkeen 170 aikaansaama takaisinkytkentä muuttaa ulostulopainetta siten, että vääntömomentit pysyvät tasapainossa. Vastaavasti voidaan sisään- ja ulostulopaineiden välinen suhde määrätä kytkimiä säätämällä.The settings selected for switches 160-168 determine the magnitude of the combined (cumulative) torque applied to the shaft 108 by the input signal pressure of segments II8-124, with the output pressure at line 174 representing (corresponding to) the magnitude of said combined torque. If the inlet pressure in the line 168 changes, the outlet pressure changes accordingly so that the ratio of said pressures remains unchanged. By changing the setting of the clutch, the combined inlet torque can be changed, whereby the feedback provided by the nozzle 170 changes the outlet pressure so that the torques remain balanced. Correspondingly, the ratio between inlet and outlet pressures can be determined by adjusting the switches.

Jos segmenttien 118-124 pinta-alat valitaan digitaalisen sarjan mukaisesti, voidaan laitetta käyttää digitali-analogia-muut-tajana. Pinta-alat voidaan määrätä esim. siten, että jokaisen segmentin pinta-ala on puolet edellisen segmentin pinta-alasta laskettuna rivin päästä toiseen. Tällöin saadaan binaarisesta digitalisisään-tulosta analooginen ulostulo.If the areas of the segments 118-124 are selected according to the digital series, the device can be used as a digital-to-analog converter. The areas can be determined, for example, so that the area of each segment is half the area of the previous segment, calculated from one end of the row to the other. In this case, an analog output is obtained from the binary digital input.

Kuvion 4 mukaisessa sovellutuksessa kohdistetaan paine vain ohjauselimen 104 alapintaan, jolloin sen yläpuolella olevat tilat ovat yhteydessä ulkoilmaan. Määrätyissä tapauksissa voidaan säädettäviä paineita johtaa ohjauselimen sekä ylä- että alapuolelle, jolloin ohjainta voidaan käyttää moneen erilaiseen tarkoitukseen. Kuten kuvioista 8 ja 9 nähdään, voidaan segmenttien yläpuolelle järjestää vastaavat painekammiot 200, 202, 204, 206 ja 208 säädettävää painetta varten.In the embodiment according to Figure 4, pressure is applied only to the lower surface of the control member 104, whereby the spaces above it are in communication with the outside air. In certain cases, adjustable pressures can be applied both above and below the control member, allowing the controller to be used for many different purposes. As can be seen from Figures 8 and 9, respective pressure chambers 200, 202, 204, 206 and 208 for adjustable pressure can be arranged above the segments.

Tällaista laitetta voidaan käyttää esim. prosessisäätimenä, jolloin erilliset painekammiot 142-148 sekä 202-208 ovat vastaavien pneumaattisten kytkimien 160-166 sekä 212-218 kautta kytkettävissä joko mitattavan paineen johtoon 220 (jossa vallitseva paine vastaa säädettävässä prosessissa vallitsevaa tilannetta) tai säädettävän asetuspaineen johtoon 222, (joka paine on säädetty säädettävässä prosessissa vallitsevaa tilaa vastaavaksi). Ulostulojohdossa 174 oleva painesignaali johdetaan tässä tapauksessa virtausvastuksen 224 (ja ilmatilan, jota tässä ei esitetä) kautta suuren segmentin 106 yläpuolella olevaan painekammioon 200 synnyttäen täten hidastetun takaisinkytkennän, joka aikaansaa "korjaukseksi" sanotun prosessi-ohj austoiminnan.Such a device can be used e.g. as a process controller, whereby separate pressure chambers 142-148 and 202-208 can be connected via respective pneumatic switches 160-166 and 212-218 either to the measured pressure line 220 (where the prevailing pressure corresponds to the situation in the controllable process) or to the adjustable set pressure line 222, (which pressure is adjusted to correspond to the state prevailing in the controllable process). The pressure signal in the outlet line 174 is in this case passed through a flow resistor 224 (and an air space not shown here) to a pressure chamber 200 above the large segment 106, thus creating a slow feedback which provides a process control operation called "correction".

KytkimienI60-I66 ja 212-218 asetukset määräävät segmenttien 118-124 aiheuttaman nettovääntömomentin suuruuden, joka momentti syntyy määrätyn mitattavan paineen ja asetuspaineen erotuksen vaikutuksesta, sekä samalla tämän paine-eron aiheuttaman paineen lähtö-muutoksen ulostulojohdossa 174. Täten kytkimet muodostavat ohjaimen säädettävän "suhteitusryhmän".The settings of switches I60-I66 and 212-218 determine the amount of net torque caused by segments 118-124 due to the difference between a given measured pressure and the set pressure, and at the same time the pressure change in the output line 174 caused by this pressure difference. .

11 5946611 59466

On huomattava, että prosessiohjaimessa mitattava paine tulee aina lopulta asetuspaineen suuruiseksi. Prosessin ollessa ohjauksen alaisena ei ohjauselimen 104 vastakkaisten puölten välillä ole mitään paine-eroa. Täten ei mihinkään ohjauselimen segmenttiin kohdistu mitään merkittävää vääntövoimaa ohjauksen kriittisessä vaiheessa, jolloin vaaditaan suurinta ohjaustarkkuutta, joka saavutetaan ilman että käytetyn erotuspaineen ja sitä vastaavan ohjauselimen segmentin aikaansaaman vääntömomentin tarvitse olla tarkoin määrätyssä suhteessa toisiinsa.It should be noted that the pressure measured in the process controller always eventually becomes equal to the set pressure. When the process is under control, there is no pressure difference between the opposite sides of the control member 104. Thus, no significant torque is applied to any segment of the control member at the critical stage of control, requiring the maximum control accuracy to be achieved without having to have a well-defined relationship between the applied differential pressure and the torque produced by the corresponding control segment.

Joissakin sovellutuksissa saattaa olla suotavaa aikaansaada vääntömomentti antamalla ohjauselimen segmentin taipua melko suureen kulmaan, jolloin vääntömomentin tarkka säätö voi normaalisti olla hyvinkin vaikeaa. Digitaalisissa sisääntuloissa, joissa vääntömomentin suuruuden tulee olla joko nollan tai ennalta määrätyn vakioarvon suuruinen, vääntömomentin suuruutta voidaan säätää tarvittavalla tarkkuudella kuviossa 10 esitetyllä järjestelyllä.In some applications, it may be desirable to provide torque by allowing the control member segment to bend at a fairly large angle, which can normally be very difficult to accurately adjust. For digital inputs, where the amount of torque must be either zero or a predetermined constant value, the amount of torque can be adjusted with the required accuracy by the arrangement shown in Fig. 10.

Kuvion 10 mukaisessa laitteessa ohjauselimen segmentti on järjestetty taipumaan melko suuressa kulmassa laakean "nolla"-asentonsa 250A, joka on piirretty ehjillä viivoilla, ja katkoviivoilla piirretyn aktivoidun asentonsa 250A välillä. Viimeksimainitussa asennossaan segmentti nojaa asetettavaa pysäytinruuvia 252 vasten. Täten segmentti pysähtyy aina samaan asentoon aikaansaaden aina samansuuruisen vääntömomentin, vaikka kammiossa 254 vallitseva paine ei olisikaan aina tarkoin määrätyn suuruinen, kunhan se vain on tarpeeksi suuri. Tässä tapauksessa tiivistekalvossa 256 on löysä osa 256A jotta segmentti voisi taipua tarpeeksi. Tarvittaessa laite voidaan varustaa toisella pysäyttäjällä segmentin nolla-asennossa.In the device of Figure 10, the control member segment is arranged to bend at a fairly large angle between its flat "zero" position 250A, drawn in solid lines, and its activated position 250A, drawn in broken lines. In the latter position, the segment rests against the stop screw 252 to be inserted. Thus, the segment always stops in the same position, always producing the same amount of torque, even if the pressure in the chamber 254 is not always of a well-defined amount, as long as it is large enough. In this case, the sealing film 256 has a loose portion 256A so that the segment can bend sufficiently. If necessary, the device can be equipped with another stopper in the zero position of the segment.

Kuvioissa 11 ja 12 nähdään toinen laminaarirakennetta oleva tasomainen pneumaattinien säädin, jonka yhdessä kerroksessa on useita keinuvia ohjauselimiä 300 ja 302, järjestettyinä päittäin ja periaatteessa samaan tasoon. Jokainen ohjauselin on tuettu keinuakselinsa 304 ja 306 kohdalta tiivistävällä väliseinällä, ja ovat keinuakselit tässä tapauksessa samansuuntaiset. Laitteen ulkokuorissa on segmentin yläpuolella kolme erillistä painekammiota 308, 310 ja 312 sekä alapuolelle samoin kolme painekammiota 314, 316 ja 318.Figures 11 and 12 show another planar pneumatic regulator of laminar construction with a plurality of rocking control members 300 and 302 in one layer, arranged at the ends and in substantially the same plane. Each control member is supported at its rocking shafts 304 and 306 by a sealing partition, and in this case the rocking shafts are parallel. The outer shells of the device have three separate pressure chambers 308, 310 and 312 above the segment and also three pressure chambers 314, 316 and 318 below.

Ohjauselinten 320 ja 322 vastakkaiset päät ovat yhdistetyt toisiinsa joustavalla välikappaleella 324, joka on metallista valmistettu kalvomainen osa, joka sulkee ohjauelimen yläpuolisen tilan sen alapuolisesta, mutta sallii kuitenkin ohjauselinten kallistuvan ainakin hieman. Täten ovat yhteenliitetyt ohjauselimet pakotetut liikku- i2 5 9466 maan samanaikaisesti kohtisuoraan niiden keinuakseleiden kautta kulkevassa tasossa.The opposite ends of the guide members 320 and 322 are connected to each other by a resilient spacer 324, which is a film-like part made of metal, which closes the space above the guide member below it, but still allows the guide members to tilt at least slightly. Thus, the interconnected control members are forced to move simultaneously perpendicularly in the plane passing through their rocking axes.

Viitteen painekammiosta 308-316 johdetaan kuhunkin erikseen säädettävät paineen vastaavista sisääntuloista. Kuudennessa painekam-miossa 318 on tuntosuulake 330, jonka suuaukko on ohjauselimen 302 alapintaa vasten, ja vastakkainen pää ulkoilmassa. Kammioon johdetaan paineilmaa tavanomaisen virtausvastuksen 332 kautta, joka aikaansaa ulostulosignaalin ulostulojohtoon 334. Täten kammion 318 paine tulee automaattisesti säädetyksi juuri niin suureksi, että se pystyy kumoamaan keinuakseliin 306 kohdistetun nettovääntömomentin. Tämä kumoaa myöskin toiseen keinuakseliin 304 kohdistuvan vääntömo-mentin, joten laitteen kaikki toisiinsa liitetyt tasomaiset ohjaus-elimet ovat tasapainotetut vääntövoimiin nähden. Selostetussa hatkai-sussa on esitetty vain kaksi sellaista tasomaista ohjauselintä, mutta niitä voidaan yhdistää johonkin määrättyyn tarkoitukseen vaadittava määrä, eikä tällä määrällä ole mitään teoreettista ylärajaa.From the reference pressure chamber 308-316, individually adjustable pressures are derived for each of them. The sixth pressure chamber 318 has a sensor nozzle 330, the mouth of which is against the lower surface of the control member 302, and an opposite end in the open air. Compressed air is supplied to the chamber through a conventional flow resistor 332 which provides an output signal to the outlet line 334. Thus, the pressure in the chamber 318 is automatically adjusted to just enough to be able to cancel the net torque applied to the rocker shaft 306. This also cancels the torque applied to the second rocker shaft 304, so that all interconnected planar controls of the device are balanced with respect to the torques. Only two such planar control members are shown in the description, but they can be combined in any number required for a given purpose, and this number has no theoretical upper limit.

Kuvioissa 11 ja 12 esitettyjen tapaisia laitteita, joissa käytetään kahta ohjauselintä, voidaan esim. käyttää pienentämään keinuvan ohjauselimen liikettä, kun ohjauselintä käytetään tasapai-noittamaan vaihtelevaa sisääntulovoimaa, t.s. differentiaalipaineel-la toimivan virtausmittarin antamaa differentiaalivoimaa. Eräässä tämäntapaisessa järjestelmässä differentiaalipaineet ohjataan ohjaimen keskiosaan, t.s. kammioihin 310 ja 316, jolloin suulake 330 toteaa paine-eron. Johdossa 334 vallitseva ulostulopaine voitaisiin johtaa negatiivisena takaisinkytkentänä vasemmanpuoleisen ohjauselimen 300 vasempaan päähän 340. Täten tämä ohjauselin liintäntänsä 324 avulla vastustaa toisen ohjauselimen 302 taipumaa ja pienentää täten ulostulosignaalin vääristymää, joka saattaisi olla mainitunlaisen taipuman seurauksena.Devices such as those shown in Figures 11 and 12, in which two control members are used, can e.g. be used to reduce the movement of the rocking control member when the control member is used to balance a variable input force, i. differential force provided by a differential pressure flowmeter. In one such system, the differential pressures are directed to the center of the controller, i. chambers 310 and 316, whereby the nozzle 330 detects the pressure difference. The outlet pressure in line 334 could be conducted as negative feedback to the left end 340 of the left control member 300. Thus, by its connection 324, this control member resists the deflection of the second control member 302 and thus reduces the distortion of the output signal that could result from such deflection.

Vaikka edellä onkin yksityiskohtaisesti selostettu keksinnön useita eri sovellutusmuotoja, halutaan tässä painottaa, että näin on tehty vain keksinnön selvittämiseksi, eivätkä ne välttämättä rajoita sitä, ja onkin itsestään selvää, että alaa tuntevat henkilöt voivat tehdä tarvitsemansa muunnokset sovellutuksiinsa pysyen silti keksinnön rajojen sisäpuolella.Although various embodiments of the invention have been described in detail above, it is to be understood that this is done only to illustrate the invention and does not necessarily limit it, and it is understood that those skilled in the art may make the necessary modifications to their applications while remaining within the scope of the invention.

Claims

1. Fluid-driven apparatus for use in process instrumentation systems, with normally a tiltable control means (14) sealingly supported in a rocker shaft region (22) which separates two adjacent sections of the control means from each other. - characterized in that one section of the control means (14) has a plurality of separate segments (32, 34) side by side, and that the ends of the segments (32, 34) facing from the rocker shaft region (22) are independent of each other and individually movable. in response to a torque, which strives to move the segments (32, 34) in support of the rocker shaft region (22), consequently each segment (32, 34) is adjustable in the island rocker movement in support of the rocker shaft region (22) independently of the other segments (32, 34).

Apparatus according to claim 1, characterized in that it further comprises a wall structure (97, 98, 132, 134) which effectively delimits one opposite a segment (32, 118) on one side thereof from opposite the other rooms. the segments (34, 120, 122, 124) so that the individual variations in fluid pressure can affect said segments (32, 118).

Apparatus according to claim 2, characterized in that the wall structure (97, 98, 132, 134) comprises a first chamber structure, which together with said one side of the segment (34, 118) defines a first pressure chamber (54, 56, 142). ) for controlling the forces acting on said one segment (34, 118).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the wall structure (97, 98, 132, 134) comprises a second chamber structure which together with one side of a second segment (32, 120) defines a second pressure chamber (144) for controlling the forces acting on said second segments (32, 120).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the wall structure (97, 98, 132, 134) comprises a third chamber structure which together with the second section (30, 106) of the control means defines a third pressure chamber (50, 52 , For controlling the forces acting on said second section of the control means.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the forces acting on the first (32, 118) and second segments (34, 120) exert a torque acting in the same direction in relation to the rocker shaft (22, 108).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the third chamber structure (50, 52, 140) is arranged such that the forces acting on said second section (30, 106) provide a torque which is opposite in relation to the relationship to the latter. the net torque produced by the forces acting on said two segments (32, 34, 118, 120).

8. Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a sensing means (62, 170) which is sensitive to small changes in said second section (30, 106) of the control means relative to its tilt axis (22, 108) in order changing the force acting on at least one segment (32, 118); and a feedback feedback signal (62, 64, 72, 7 * 0) controlled by the position-sensitive sensing means (62, 170) for changing the force acting on said second section (30, 106) for pouring said control means (1 *) 0 10 * 1) the forces acting in equilibrium.

Apparatus according to claim 1, characterized in that said second section (30, 106) extends laterally along the region of the rocker shaft (22, 108) over a region opposite the side by side segments (32, 3 **, 118, 120 , 122, 124), and that said second section (30, 106) has opposite to the rocker shaft (22, 108) an insulation opening (36, 126, 128, 130) which is opposite to the location (38) of the first section (12A, 12B, 102), which lies between said two segments (32, 3 * 0 118, 120, 122, 124).

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the control means (14, 104) forms part of a disk (12A, 12B, 102) of rigid flexible material provided with separate openings (105, HO, 112, 114, 116). defining the segments (32, 34, 118, 120, 122, 124) and said second section (30, 106), wherein a portion of the disk (12A, 12B, 102) is disposed between the segments (32, 34, 118, 120 , 122, 124), and that the insulation opening (36, 126, 128, 130) is located in the region of the rocker shaft (22, 108) opposite the disk part (12A, 12B, 102) and extends laterally along the rocker shaft (22, 108). areas opposite the sides of the segments (32, 34, 118, 120, 122, 124). 59466 18

Apparatus according to claim 10, characterized in that the control means (14, 104) forms part of a layered structure (10, 100) comprising the wall structure (97 »98, 132, 134), said wall structure defining a pressure chamber (54 , 56, 142) for at least one of the segments (34, 118), and said wall structure (97, 98, 132, 134) also adjoins the disk portion (38) in such a way that it forms a seal around the segments (34, 118) and at the same time the disk portion (38) secures in place, and that the insulation opening (36, 126, 128, 130) separates the said second section (30, 106) of the control means (14, 104) from the fixed on position the heel plate portion (38) so that said second section (30, 106) can tilt freely around its tilt axis (22, 108).

12. Apparatus according to claim 1, characterized in that said plurality of side-by-side segments (32, 34, 118, 120, 122, 124) are independently actuable for transmitting corresponding torque to the region of the rocker shaft (22, 108) under the east shaft. the coming of a net torque in this region.

13. Apparatus according to claim 12, characterized in that a mechanical stop (252, 258) is arranged in front of each segment (250) for limiting the movement of the segment (250) under close control of the torque portion provided by each segment (250).

Apparatus according to claim 13, characterized in that it comprises a wall structure (97, 98, 132, 134) defining individual pressure chambers (54, 56, 142, 144, 146, 148) opposite the segments (34, 118, 120, 122, 124) and said second section (30, 106) of the control means, so that the forces acting on the segments and said second section are adjustable by controlling the pressures residing in the chambers (54, 56, 142, 144, 146, 148) .

Apparatus according to claim 14, characterized in that the wall structure (97, 98, 132, 134) comprises separate pressure chambers (50, 52, 140, 142, 144, 146, 148) opposite the opposite sides of the segments (30, 32 , 34, 118, 120, 122, 124).

Apparatus according to claim 15, characterized in that it comprises a sensing means (62, 170) adjacent said second section (30, 106), which sensing means regulates a correction force for the equilibrium in the region of the rocker shaft (22, 108) of a torque, which balances the net torque.

17. Apparatus according to claim 16, characterized in that the pressure-reacting areas of the segments (118, 120, 122, 124)