04.11.1965 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 30.IV.1969 57263 UZr1, KI. 13 r, 1/03 - t t/os MKP G 05 b Ci fa UKD Twórca wynalazku: dr inz. Georg Brack Wlasciciel patentu: VEB Reglerwerk Dresden, Drezno (Niemiecka Repu¬ blika Demokratyczna) Regulator pneumatyczny z metalowymi elementami pomiarowymi o szesciu podstawowych charakterach pracy uzyskiwanych za pomoca nastawiania Przedmiotem wynalazku jest regulator pneu¬ matyczny z metalowymi elementami pomiarowy¬ mi o szesciu podstawowych charakterach pracy uzyskiwanych za pomoca nastawiania.Znane sa regulatory pneumatyczne, których dzialanie polega na tym, ze sygnaly pneumatycz¬ ne doprowadzone sa do wiekszej ilosci polaczo¬ nych ze soba membran z tworzyw sztucznych.Przez wybór odpowiedniej liczby membran i od¬ powiednie ich polaczenie realizuje sie regulatory: proporcjonalny, proporcjonalno-calkujacy, pro- porcjonalno-calkujacy-rózniczkujacy, proporcjo¬ nalny z wprowadzaniem wielkosci dodatkowej, proporcjonalno-calkujacy z wprowadzaniem wiel¬ kosci dodatkowej oraz proporcjonalny z róznicz¬ kowaniem wielkosci dodatkowej.Regulatory z membranami maja te wade, ze elementy funkcyjne iz tworzyw sztucznych na skutek starzenia i wrazliwosci na wahania tem¬ peratury daja niedokladne wskazania. Ponadto takie rozwiazanie regulatora nie umozliwia reali¬ zacji wszystkich charakterów pracy przy zastoso¬ waniu jedynie wlasnych, zasadniczych zespolów jednego urzadzenia, przy niewielu dodatkowych zespolach.Znane sa ponadto regulatory pneumatyczne, które zamiast membran z tworzyw sztucznych posiadaja metalowe, rozciagliwe elementy na przyklad; membrany, sprezyste puszki, lub mie¬ szki. Regulatory tego rodzaju nie wykazuja po¬ wyzszych niedogodnosci. Znane tego rodzaju re¬ gulatory posiadaja jednak te niedogodnosc, ze umozliwiaja zrealizowanie jedynie regulato¬ rów proporcjonalnego, proporcjonalno-calkujacego 5 i proporcjonalno-calkujaco-róftniczkujacego. Dla uzyskania z regulatora proporcjonalnego z wpro¬ wadzeniem wielkosci dodatkowej regulatora pro¬ porcjonalno-calkujacego z wprowadzeniem wiel¬ kosci dodatkowej, proporcjonalnego z rózniczko- io waniem wielkosci dodatkowej proporcjonalno-cal¬ kujacego z rózniczkowaniem wielkosci dodatko¬ wej niezbedne sa kosztowne dodatkowe urza¬ dzenia.Celem wynalazku jest stworzenie takiego regu- 15 latora, pneumatycznego z metalowymi elementa¬ mi pomiarowymi takimi jak. na przyklad, mem¬ brany, puszki sprezynujace oraz mieszki w któ¬ rych przez zastosowanie nielicznych zespolów podstawowych, wspólnych dla wszystkich charak- 20 terystyk regulacji oraz nielicznych dodatkowych zespolów, daje sie zrealizowac regulator propor¬ cjonalny z wprowadzaniem wielkosci dodatkowej, regulator proporcjonalno calkujacy z wprowa¬ dzaniem wielkosci dodatkowej, regulator propor- 25 cjonalno-rózniczkujacy, regulator proporcjonalny z rózniczkowaniem wielkosci dodatkowej, regula¬ tor proporcjonalno-calkujacy rózniczkujacy i re¬ gulator proporcjonalno-calkujacy z rózniczkowa¬ niem wielkosci dodatkowej. 30 Zadanie wytyczone w celu usuniecia podanych 5726357263 3 4 niedogodnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wyna¬ lazkiem w ten sposób, ze w korpusie regulatora pneumatycznego jako elementy zasadnicze roz¬ mieszczone sa: uklad równowazenia sil wyposa¬ zony w metalowe elementy pomiarowe oraz zna¬ ny wzmacniacz, przy czym w celu osiagniecia szesciu róznych typów regulatora szesc pomiaro¬ wych elementów ukladu równowazenia sil jest polaczonych ze stalymi kanalami korpusu przez jedna z trzech plytek z kanalami i przez jeden z trzech zespolów funkcyjnych.\ IjJytki te zawieraja dalsze kanaly, natomiast zeSjpoly zawieraja elementy nastawne sluzace do zmiany parametrów regulatora na przyklad dla¬ wiki pneumatyczne.Potrzebne sa przy tym trzy plytki i trzy zespo¬ ly funkcyjne. Do korpusu wmontowuje sie w od¬ powiedni sposób zespoly i plytki zawierajace ele¬ menty nastawne i kanaly przez co realizuje sie regulatory róznych typów.Mozna w ten sposób zrealizowac szesc odmien¬ nych typów regulatora.Elementy wymienne konstrukcji maja tak wy¬ konane kanaly, ze zmiana geometrycznej pozycji tych czesci wzgledem korpusu {na przyklad przez obrót) spowoduje wzajemna zmiane polaczen mie¬ dzy przylaczeniowymi elementami na wejsciu ukladu równowazenia sil. Osiagnieta przez to zmiana kierunku dzialania regulatora odnosi sie takze do zmiany kierunku dzialania sygnalu do¬ datkowego (na przyklad wielkosci zaklócajacych).Urzadzenie wedlug wynalazku ma te zalete, ze przy niewielkiej ilosci zespolów okreslajacych dzialanie regulatora, wspólnych dla wszystkich typów regulatora takich jak na przyklad uklad równowazenia sil i korpus i przy nieznacznej ilosci zespolów i plytek, mozna zrealizowac wiek¬ sza liczbe typów regulatora. W wyniku mozliwa jest ekonomiczna produkcja czesci w wielkich se¬ riach i uproszczone ich magazynowanie.Uzytkownik sam jest w stanie przez niewiele manipulacji przystosowac regulator do zadanego w danym momencie charakteru pracy, przy ist¬ nieniu niezbednych zespolów i czesci. W pracach tych elementy ukladów silowych (uklad równo¬ wazenia sil i wzmacniacz) nie powinny byc uszkodzone.Unikniecie stosowania tworzyw sztucznych w odpowiedzialnych elementach funkcyjnych gwa¬ rantuje wysoka techniczna jakosc zbudowanego urzadzenia.Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasnio¬ ny na podstawie jego przykladu wykonania na rysunku, na którym fig. 11 przedstawia regulator proporcjonalny z wprowadzaniem wielkosci do¬ datkowej, fig. 2 przedstawia regulator proporcjo¬ nalno-calkujacy z wprowadzaniem wielkosci do¬ datkowej, fig. 3 przedstawia regulator proporcjo- nalnonrózniczkujacy, fig. 4 przedstawia regulator proporcjonalny z rózniczkowaniem wielkosci do¬ datkowej, fig. 5 przedstawia regulator piroporcjo- nalno-calkujaco-rózniczkujacy, fig. 6 przedstawia regulator proporcjonalno-calkujacy z rózniczko¬ waniem wielkosci dodatkowej, fig. 7 przedstawia przyklad zastosowania regulatora.Wspólny dla wszystkich typów regulatora kor¬ pus 1 zawiera pokazane linia kreskowana kanaly 24. We wszystkich typach regulatora na korpu¬ sie 1 sa umieszczone, uklad 2 równowazenia sil z pomiarowymi elementami 3, 4, 5, 6, 7, 8, uklad dysza-przeslona 9 oraz wzmacniacz 10. W regula¬ torach wszystkich typów korpus 1 zawiera rów¬ niez przylaczeniowe elementy 11 sluzace do wprowadzenia sygnalów do regulatora.W celu otrzymania regulatora proporcjonalnego jak przedstawiono na fig. 1 do korpusu jest przy¬ mocowana dodatkowo plytka 12 z kanalami i pro¬ porcjonalny zespól funkcyjny 13. Plytka 12 za¬ wiera kanaly stanowiace polaczenie miedzy przy¬ laczeniowymi elementami 11 i pomiarowymi ele¬ mentami 3, 4, 6, 7 ukladu 2 równowazenia sil.Kanaly 24 sa tak usytuowane, ze przez obraca¬ nie plytki 12 otrzymuje sie wzajemna wymiane polaczen elementów przylaczeniowych 11 i odpo¬ wiednich elementów pomiarowych. Zespól pro¬ porcjonalny 13 zawiera staly dlawik 21 i regulo¬ wany dlawik 22 sluzacy do nastawiania zakresu proporcjonalnosci. Zespól 13 laczy wejscie wzmac¬ niacza 10 oraz elementy przylaczeniowe 11 z ele¬ mentami pomiarowymi 5 i 8.Na fig. 2 przedstawiono konstrukcje taka sama jak na fig. 1, z tym ze korpus 1 oprócz ukladu 2 równowazenia sil wzmacniacza 10 elementów przylaczeniowych 11, plytki 12 z kanalami, za¬ miast zespolu proporcjonalnego 13 zawiera zespól funkcyjny proporcjonalno-calkujacy 14. Zespól proporcjonalno calkujacy 14 zawiera dlawik staly 21 i dwa regulowane dlawiki 22, 23 sluzace do nastawiania zakresu proporcjonalnosci i czasu calkowania regulatora. Zespól ten tworzy pola¬ czenia miedzy wyjsciem wzmacniacza 10, ele¬ mentami pomiarowymi 5 i 8 oraz zbiornikiem 15.Na fig. 3 przedstawiono konstrukcje taka sama jak na fig. 1, z tym ze korpus 1 oprócz ukladu 2 równowazenia sil, wzmacniacza 10, przylaczenio¬ wych elementów 11 oraz podzespolu proporcjo¬ nalnego 13, zamiast plytki 12 z kanalami zawiera zespól funkcyjny rózniczkujacy 16 i plytke 17 z kanalami. Zespól rózniczkujacy 16 zawiera re¬ gulowany dlawik 23 sluzacy do nastawiania czasu rózniczkowania. Przy pomocy kanalów 24 i plytki 17 z kanalami otrzymuje sie polaczenie elementów przylaczeniowych 11 z zespolem rózniczkujacym 16 i elementami pomiarowymi 3, 4, 6, 7 ukladu 2 równowazenia sil jak równiez z przytwierdzony¬ mi do korpusu 1 zbiornikami 18 lub 19 sluzacymi do wykonywania dzialania rózniczkowania.Kanaly w plytce 17 sa tak usytuowane, ze przez jej obrót nastepuje zmiana polaczen ele¬ mentów przylaczeniowych 11 z odpowiednimi ele¬ mentami pomiarowymi 3, 4, 6, 7.Na fig. 4 przedstawiono konstrukcje taka sama jak na fig. 3, z tym ze korpus 1 oprócz ukladu 2 równowazenia sil wzmacniacza 10, elementów przylaczeniowych 11 zespolu proporcjonalnego 13, oraz zespolu rózniczkujacego zamiast plytki 17 z kanalami zawiera plytke 20 z kanalami. Przy pomocy kanalów 24 i plytki 20 otrzymuje sie po¬ laczenie elementów przylaczeniowych u z zespo¬ lem funkcyjnym rózniczkujacym 16 i elementami 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 57263 6 pomiarowymi 3, 4, 6, 7 ukladu 2 równowazenia sil jak równiez z przytwierdzonymi do korpusu 1 zbiornikami 18 wzglednie 19 sluzacymi do wyko¬ nywania dzialania rózniczkowania. Kanaly 24 sa tak usytuowane wzgledem plytki 20 z kanalami, ze przez obrót tej plytki otrzymuje sie zmiane polaczen miedzy elementami przylaczeniowymi 11 i odpowiednimi elementami pomiarowymi 3, 4, 6,7.Na fig. 5 przedstawiono konstrukcje taka sama jak na fig. 3, z tym ze korpus 1 oprócz ukladu 2 równowazenia sil wzmacniacza 10 elementów przylaczeniowych 11 zespolu rózniczkujacego 16 oraz plytki 17 z kanalami zamiast zespolu pro¬ porcjonalnego 13 zawiera zespól proporcjonalno- calkujacy 14 który jak, bylo omówione przy oma¬ wianiu fig. 2, zawiera dlawik staly 21 oraz dwa dlawiki regulowane 22 i 23 sluzace do nastawia¬ nia zakresu proporcjonalnosci i czasu calkowania regulatora. Zespól proporcjonalno-calkujacy 14 umozliwia tez polaczenie wyjscia wzmacniacza 10 z elementami pomiarowymi 5 i 8 jak równiez ze zbiornikiem 15.Na fig. 6 przedstawiono konstrukcje taka sama jak na fig. 4, z tym ze korpus 1 oprócz ukladu 2 równowazenia sil elementów przylaczeniowych 11 zespolu rózniczkujacego 16 oraz plytki 20 z kana¬ lami zamiast zespolu proporcjonalnego 13 zawie¬ ra zespól proporcjonalno-calkujacy 14.Tak wiec, porzez rózne polaczenie wspólnych dla wszystkich typów regulatora zespolów: korpusu 1, ukladu 2 równowazenia sil wzmacniacza 10 z po¬ jedynczymi zespolami funkcyjnymi i plytkami z kanalami otrzymuje sie nastepujace typy regu¬ latora: regulator proporcjonalny z wprowadza¬ niem wielkosci dodatkowej w którym stosuje sie plytke 12 z kanalami i zespól proporcjonalny 13 regulator proporcjonalno-calkujacy z wprowadza¬ niem wielkosci dodatkowej w którym stosuje sie plytke 12 z kanalami i zespól proporcjonalno-cal¬ kujacy 14, regulator proporcjonalno-rózniczkuja- cy, w którym stosuje sie plytke 17 z kanalami, regulator proporcjonalny z rózniczkowaniem wielkosci dodatkowej, w którym stosuje sie ze¬ spól proporcjonalny 13 i zespól rózniczkujacy 16, regulator proporcjonalno-calkujaco-rózniczkujacy w którym stosuje sie zespól proporcjonalno-calku¬ jacy 14, zespól rózniczkujacy 16 i plytke 17 z ka¬ nalami oraz regulator proporcjonalno-calkujacy z rózniczkowaniem wielkosci dodatkowej, w któ¬ rym stosuje sie zespól proporcjonalno-calkujacy 14 zespól rózniczkujacy 16 i plytke 20 z kana¬ lami.Dzialanie urzadzenia regulatora proporcjonal- no-calkujacego z rózniczkowaniem wielkosci do¬ datkowej zostanie omówione na podstawie fig. 7.Zalózmy, ze do poszczególnych elementów pomia¬ rowych ukladu równowazenia sil sa doprowadzone nastepujace sygnaly pneumatyczne: do elementu pomiarowego 7 — sygnal rzeczywisty X, do ele¬ mentu pomiarowego 4 — sygnal wartosci zadanej Xs do elementu pomiarowego 6 — sygnal dodat¬ kowy Z (niezwlocznie), do elementu pomiarowego 3 jeden z regulowanych dlawików i przez po¬ jemnosc stanowiaca czlon opózniajacy — sygnal dodatkowy Z, do elementu pomiarowego 5 przez jeden ze stalych dlawików i dlawik regulowany bedacy dzielnikiem cisnienia — sygnal wyjsciowy regulatora. Do elementu pomiarowego 8 i do ele- 5 mentu pomiarowego 5 sygnaly sa doprowadzane przez jeden z nastawnych dlawików i pojemnosc (zbiornika) stanowiaca czlon opózniajacy.Sygnal pneumatyczny przez elementy pomiaro¬ we bedzie z odpowiednia sila dzialac na odpo¬ wiednia strone dzwigni ukladu równowazenia sil, wywierajac moment obrotowy. Przy tvm elemen¬ ty pomiarowe 6, 7 i 8 wywieraja moment obro¬ towy w prawa strone, a elementy pomiarowe 3, 4 i 5 wywieraja moment obrotowy w lewa strone.W stanie statycznym suma momentów ze zwrotem w prawa strone musi byc równa sumie momentów ze zwrotem w lewa strone. Jezeli ten stan równowagi zostanie zaklócany, wówczas uklad dysza-przeslona zareaguje i cisnienie wyj¬ sciowe bedzie sie zmieniac. Spowoduje to zmiane cisnienia wyjsciowego wzmacniacza i to na tak dlugo, az równowaga nie zostanie znowu przy¬ wrócona. PL