DE1965489A1 - Mit einem Stroemungsmittel arbeitende Regelvorrichtung - Google Patents
Mit einem Stroemungsmittel arbeitende RegelvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezweckt Verbesserungen an Regelvorrichtungen, bei denen der' Druck eines Strömungsmittels mit variablem Eingangsdruck
geregelt wird. ν
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung, die einen Mhler für
die Änderung einer physikalischen Größe umfaßt, deren Änderung durch
mechanische Mittel einen variablen Widerstand bewegt,- der an der
Austrittsstelle des Strahles eines Strählablenkers angeordnet ist,
dessen aufgefangene Austrittsmenge verstärkt wird, um einen Ausgangsdruck
zu liefern, der eine pneumatische Vorrichtung steuern kann, die auf die betreffende physikalische Größe einwirkt.
Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung entsprechend der Art des
angeschlossenen Aufnahmeorgan es entweder die Ausflußmenge oder den
Ausgangsdruck in Abhängigkeit von einer mechanischen Eingangsver-
stellung regeln, die vorteilhaft durch ein druckempfindliches Organ
geliefert wird.
- 2■ -
009030/1203
Gemäß der Erfindung sind die Einstellung ebenso wie die Empfindlichkeit unabhängig voneinander regelbar.
Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung je nach der Verwendungsart
entweder proportional oder im Ein-Aus-Betrieb arbeiten.
Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung entweder direkt oder reziprok arbeiten.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann einerseits mit jedem
Fühler kombiniert sein, der eine Änderung einer physikalischen Größe beispielsweise eines Druckes, einer Ausflußmenge, eines
Niveaus, einer Temperatur, einer Geschwindigkeit usw., abtastet,
und andererseits mit jeder pneumatischen Vorrichtung, die auf die betrachtete physikalische Größe einwirken kann.
Ein Aueführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigen:
Pig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schemati .
scher Darstellung,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 3, durch
eine Ausführungsform eines Strahlablenkers,
t Fig. 3 einen Schnitt nach linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach L^nie IV^IV in Fig. 5 durch
eine Ausführungsform einer Verstärkerstufe, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4,
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Pig. 6 einen Schnitt durch den Teil A in Pig. 1, der
die mechanische Verbindung zwischen dem Fühler
und dem mit dem Strahlablenker zusammenwirkenden Widerstand zeigt,
Pig. 7 eine perspektivische Ansicht des Teiles A, Pig. 8 ein Diagramm, das den Zusammenhang des zu erzeugenden
Druckes PQ und des ITutzdruckes P1
wiedergibt und
Pig. 9 ein Diagramm des Umrisses des Nockens.
Pig. 9 ein Diagramm des Umrisses des Nockens.
Das Strömungsmittel, dessen Druck geregelt werden soll, "
kommt (Pig.i) aus einer Kammer 1,-in der ein variabler Druck Pq
herrscht. Es durchfließt eine Leitung 2, deren stromabwärts liegendes Ende ein Ventil 3 trägt, und dann eine Verbraucherleitung
4. Diese Leitung 4 ist durch eine Leitung 6 mit einem verformbaren, an sich bekannten System 7 verbunden, beispielsweise
mit einem Balgen mit exner Si^ahllamelle oder mit einem
sogenannten Bourdonrohr.
■is
Das stromaufwärts liegende Ende 8 des nachgiebigen Systemes 7 ί
(Pig. 6 und 7 ) ist duroh einen Steg 9 mit der Wand 11 eines
Gehäuses 12 verbunden, vorzugsweise durch eine Schraube 13. Das stromabwärts liegende Ende 14 des verformbaren Systemes kann
sich unter Einwirkung des durch die Leitung 6 zugeführten Strömungsmittels verstellen. An diesem Ende 14 ist in ihrer Symmetrieebene
eine Platte 15 befestigt. Auf dieser ist ebenfalls in der genannten Syometrieebene eine Welle 16 abgestützt. Diese
ist in einem Lager 17 geführt, das in der Zwischenwand 18 des
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de*s Behälters befestigt ist. An der Welle 16 ist zu beiden
Seiten des Lagers 17 ein Hebel 19 bzw. eine Scheibe 21 befestigt. Der Hebel 19 wirkt andererseits mit der Platte 15
durch einen Finger 22 zusammen, der sich auf dieser Platte unter Einwirkung einer Zugfeder 23 ständig abstützt, die einerseits
am Hebel 19 und andererseits in der Symmetrieebene der Platte
15 befestigt ist. Man sieht, daß der Hebel 19 relativ zur Symmetrieebene der Platte 15 zwei Stellungen(dargestellt in Fig.7)
mit voll ausgezogenen Linien und mit gestrichelten Linien einnehmen kann, je nachdem, ob er auf der einen oder der anderen
Seite der Platte liegt. Diese Stellungen, die das Arbeiten in direkter oder reziproker Funktion gestatten, werden weiter unten
noch im einzelnen erläutert.
Die Scheibe 21 wirkt über eine Reibrolle 25 mit einem Rad 24 zusammen. Die Stellung der Reibrolle auf der Scheibe 21 und
dem Ra(i 24 kann durch Stellmittel geändert werden, nämlich
durch eine Gewindestange 27 t die beispielsweise eine Rändelscheibe
28 trägt und in einen Ansatz 26 des Behälters 12 eingeschraubt ist.
Das Rad 24 ist auf einem Zapfen verschiebbar befestigt. Dieser Zapfen sitzt in Kugellagern 31 und 32, die in den Wenden 18 und
33 des Behälters befestigt sind." Das Rad 24 hat einen Flansch 34, der über einen Kragen 35 am Rad 24 befestigt ist. Der
Flansch hat Nuten 36, in die Zapfen 37 einer Scheibe 38 eingreifen, die durch einen Stift 39 mit einem Zapfen 29 verbun-
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■.·"■■* f
BAD
• den ist. In dem Kragen 35 sitzt eine Druckfeder 41, die das
Rad 24 von der Scheibe 38 zu entfernen sucht und so den Kontakt mit dem Reibrad 25 aufrechterhält, das selbst in Kontakt
mit der Scheibe 21 ist. Ein© Feder 42 gestattet, das Spiel zu beseitigen, das zwischen dem Rad 24 und der Scheibe 38 besteht.
Auf der Scheibe 38 ist eine Nockenscheibe 43 befestigt, deren Umfang einen variablen Widerstand an der Austrittsstelle eines
Strahles eines Strahlablenker 44 bildet.
Die Nockenscheibe 43, deren Abwicklung, d.h. den Abstand d vom ä
Mittelpunkt in Abhängigkeit vom Winkelαό, die Fig. 9 zeigt, erzeugt
einen zunehmenden Wi!erstand zwischen zwei Stufen 45 und
46.
Das Rad 24, das in der Arbeitsstellung im Kontakt mit dem Reibrad 25 ist, kann von diesem durch die folgend beschriebene Vorrichtung
getrennt werden, um die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu regeln.
Ein bei 48 an einem Vorsprung 49 der Wand 18 angelenkter Hebel
47 ist einerseits durch eine Feder 51 belastet. Diese arbeitet normalerweise als Druckfeder und ist bei 52 am Hebel 47 und bei
53 an der Zwischenwand 18 befestigt. Der Hebel 47 ist andererseits durch einen Stößel 54 belastet, der in einer in einem
Vorsprung 56 der Wand 18 angebrachten Bohrung 55 geführt ist. Das andere Ende des Stößels ist in Kontakt mit dem Ende einer
Schraube 57, die in der Wand 11 des Behälters sitzt.
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Wenn man die Schraube 57 dreht, überwiegt die Wirkung der Feder
51. Der Hebel 47 dreht sich um die Anlenkstelle 48 und stützt sich über die Reibrolle 58 auf dem Rad 24 ab. Da die Kraft der
Feder 51 größer ist als die der Feder 41» verschiebt sich das Rad 24 auf dem Zapfen 29 und nähert sich der Scheibe 38, wobei
es sich vom Reibrad 25 trennt, das man dann leicht betätigen
kann. Die Verschiebung des Rades 24 gestattet darüber hinaus
den Kontakt dieses abgeschrägten Rades mit einem Kegelzahnrad oder einem konischen Reibrad 59, dessen Welle 61 die Zwischenwand 18 durchsetzt und durch eine Schulter 62 und eine Druckfeder 63 in seiner Lage gehalten wird. Die Feder 63 stützt sich auf einem Untersetzungsrad 64 ab. Dieses steht in Eingriff mit einem Zahnrad 65, desen Welle 66 sich in Bohrungen 67, 68 drehen kann, die in den Wänden 11 bzw. 18 angebracht sind. Epi Ende der Welle ist mit einem Rändelknopf 69 versehen. Man kann so die
Einrichtung auf einen bestimmten Referenzdruck einstellen.
kann. Die Verschiebung des Rades 24 gestattet darüber hinaus
den Kontakt dieses abgeschrägten Rades mit einem Kegelzahnrad oder einem konischen Reibrad 59, dessen Welle 61 die Zwischenwand 18 durchsetzt und durch eine Schulter 62 und eine Druckfeder 63 in seiner Lage gehalten wird. Die Feder 63 stützt sich auf einem Untersetzungsrad 64 ab. Dieses steht in Eingriff mit einem Zahnrad 65, desen Welle 66 sich in Bohrungen 67, 68 drehen kann, die in den Wänden 11 bzw. 18 angebracht sind. Epi Ende der Welle ist mit einem Rändelknopf 69 versehen. Man kann so die
Einrichtung auf einen bestimmten Referenzdruck einstellen.
Der Regelkreis (Fig. 1 und 2) wird durch eine Strömungsmitfcelquelle
71 gespeist. Diese liefert das Strömungsmittel durch eine mit einem Druckminderer 76 versehene Leitung 75 in. die
Kammern 72, 73, 74. Die Kammern 72, 73, 74 liegen vorteilhaft in Reihe und sind untereinander durch Drosselöffnungen oder
Membranen 77, 78 so verbunden, daß die erste Kammer 72 den ; höchsten Druck und die letzte Kammer 74 den niedrigsten Druck hat.
Kammern 72, 73, 74. Die Kammern 72, 73, 74 liegen vorteilhaft in Reihe und sind untereinander durch Drosselöffnungen oder
Membranen 77, 78 so verbunden, daß die erste Kammer 72 den ; höchsten Druck und die letzte Kammer 74 den niedrigsten Druck hat.
Die Kammer 74 mit dem geringsten Druck speist durch eine Leitung 79 eine Düse 81 eines Strahlablenker 82 mit einem Strö-
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BAD
mungsmittel (Pig. 2). Sein Kanal 83 liegt im wesentlichen in
der Verlängerung und in der Achse der genannten Düse, hat jedoch einen kleinen Abstand von dieser. Der zweidimensionale Kanal
83 divergiert gegen die Austrittsleitung 84 und ist beispielweise seitlich durch einen Vorsprung der Platte 86 begrenzt,
an der eine andere Platte 87 in an sich bekannter Weise befestigt ist.
Der von beiden Platten und vom Umfang des Vorsprunges begrenzte
Raum ist mit der Umgebung verbunden.
Senkrecht zur Achse und in der öffnung der Düse 81 ist in den Platten 86 und 87 eine Aussparung 88 angebracht. Sie gestattet
die Bewegung der nockenscheibe 43· Diese nockenscheibe 43, deren Abwicklung in Fig. 9 gezeigt irt, deckt die öffnung der
Düse 81 mehr oder weniger ab und erzeugt so einen variablen Widerstand für den aus dieser Düse austretenden Strahl. Dieser
Widerstand lenkt den Strahl proportional dem Grad der Abdeckung ab. Der Kanal 83 des Strahlablenker ist durch eine Leitung
112 mit dem Steuerkanal 89 eines Strömungsmittelverstärkers 91 verbunden, der durch eine Leitung 92 aus der Kammer 73 gespeist
wird. Dieser Verstärker, ein Proportionalverstärker, kann vorteilhaft ein Verstärker sein, wie er in der in Frankreich am
27.12.1968 unter der Hr. P.V. 181 006 auf den Hamen der Firma
Bertin & Oie. hinterlegten Anmeldung beschrieben ist. Der Ausgang 93 des Verstärkers 91 ist durch eine Leitung 11 mit einem
Steuerkanal 108 eines Strömungsmittelverstärkers verbunden,
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der im wesentlichen dem vorhergehend beschriebenen entspricht.
Er wird durch eine leitung 95 aus der Kammer 72 gespeist. Der ·
Ausgang 96 des letzt genahnten Verstärkers 94 ist mit der Eintrittsöffnung
97 des pneumatischen Ventiles 3 durch eine Leitung tO9 verbunden.
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Ventil 3 hat einen Ventilkegel
98, der die Verbindungsöffnung 99 zwischen der Leitung 2 und der Leitung 4 steuert. Der Ventilkegel 98 ist durch einen Stößel 101 verlängert, an dem eine Führung 102 befestigt
ist. Am oberen Enae des Stößels sitzt eine Platte oder Membran
103, auf die eine normalerweise auf Druck benaspruchte Feder
104 einwirkt. Das ganze Ventil sitzt in einem Gehäuse 105·
Eine Leitung tO6 mit einem Ventil 107 verbindet die öffnung
97 des Ventiles 3 mit dem Steuerkanal 89 des ersten Verstärkers 9U
Die direkt proportionale Arbeitsweise ist wie folgt;
Das Ventil 107 ist geschlossen. Der Hebel 19 befindet sich in der voll ausgezogenen Stellung. Eine Erhöhung beispielsweise
des Druckes in der Leitung 4 wird durch die Leitung 6 auf das
nachgiebige System 7 übertragen. Seine Verschiebung bewirkt
eine Drehung des Hebels 19 und über die Welle 16 eine Drehung
der Scheibe 21. Die Scheibe 21 treibt über das Reibrad 25 das
Rad 24 an, das seinerseits die Nockenscheibe 43 in der Weise dreht, daß der Widerstand des Strahlablenker* bei einer Erhöhung
des Druckes in der Leitung 4 kleiner wird. Das vom Ka-
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..nal 83 aufgenommene Strömungsmittel erhöht und steigert die
Ablenkung des Strömungsmittelverstärkers 91. Das in der leitung 93 dieses Versstärkers aufgenommene Strömungsmittel nimmt ab
und die Strahlablenkung des zweiten Verstärkers 94 verringert sich. Das vom Kanal 96 aufgenommene Strömungsmittel nimmt zu
und verstellt bei der dargestellten Ventilart den Ventilkegel 98. Dieser drosselt die öffnung 99 und regelt so den Druck ü.
der leitung 4 auf den gewünschten Wert.
Die proportionale reziproke Arbeitsweise ist wie folgt: ä
Das Ventil 107 ist geschlossen. Der Hebel 19 befindet sich in der durch gestrichelte linien gezeigten Stellung. Die F nktionsfolgen
sind analog dem vorhergehenden Fall, aber die symmetrische Stellung des Hebels 19 bezogen auf die Stellung bei der
vorhergehend beschriebenen Arbeitsweise kehrt die Bewegung der nockenscheibe um, so daß durch eine Erhöhung des Druckes in der
leitung 4 eine Vergrößerung des Widerstandes entsteht. Diese Arbeitsweise ist beispielsweise bei einem pneumatischen Ventil
anwendbar, dessen Öffnung proportional zu dem an der Eintritts- * öffnung des Ventiles bestehenden Druck ist.
Die Arbeitsweise bei Ein-Aus-Betrieb ist wie folgt:
Das Ventil 107 ist offen.
Beim Ein-Aus-Betrieb wird dem vom Fühler aufgenommene Drucksignal
die Gegenreaktion zugeführt, die vom Ausgang der ersten Stufe
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herrührt. Das hat eine Vermehrung des Ausgangsdruckes zur Folge,
der sich bei dem größten Wert stabilisiert, den die Vorrichtung geben kann. Wenn umgekehrt der vom Fühler kommende Druck genügend
absinkt, um eine Verminderung des Ausgangdruckes zu bewirken, so vermindert sich die Gegenreaktion in gleicher Weise,
so daß der Ausgangsdruck auf seinen niedrigsten Wert zurückfällt.
Der Ersatz des Verstärkers 91 durch den Verstärker 91a gestat-P
tet den Ein-Aus-Betrieb, wobei das Ventil 107 geschlossen ist.
Figur 8 zeigt in Abhängigkeit vom erzeugenden Druck PQ und vom
Nutzdruck P. die Kurven, die die verschiedenen direkten proportionalen
Arbeitsweisen bei zwei Empfindlichkeiten darstellen, die durch verschieden weites Einschieben der Reibrolle 25 eingestellt
sind, wobei der erhaltene Mutzdruck der Druck P ist. Die Kurve W zeigt eine proportionale reziproke Arbeitsweise.
Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die ausführlich beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt ist, sondern daß sie auch solche Ausführungsforiien deckt, die man durch Anwendung
technisch äquivalenter Mittel erhält. Insbesondere kann der Druckregler mit Hilfe· einer geeigneten pneumatischen Vorrichtung
jede beliebige physikalische Größe steuern, deren Änderun gen sich über einen geeigneten Fühler in eine mechanische Verschiebung übersetzen lassen. Genannt seien Druck, Fördermenge,
wobei der Fühler vorteilhafterweise mit Differentialdruck arbeitet, Mveau, !Temperatur, Geschwindigkeit und ähnliches.
— τι —
Claims (1)
- Patentansprüche :!Regelvorrichtung, die durch Regulierung des Druckes eines Ströaungsaittels arbeitet, gekennzeichnet durch einen Fühler (7) für die Abtastung der Änderung einer physikalischen Größe, einen mechanischen Übertrager, auf den die Verstellung des Fühlers (7) einwirkt, einen Strahlablenker (82) mit einem variablen Wideretand (43)· der durch den mechanischen Übertrager bewegt wird und an der Austrittsetelle (81) des Strahles des Strahlablenker (82) angeordnet ist, Kittel (91, 91a, 94) zur Aufnahme und zur Verstärkung des- Ausflusses des Strahlablenkers (82)§ um einen Steuerdruck (P) zu erhalten, und ein durch den Steuerdruck f"»> betätigtes pneumatisches Organ (3),tMxek das auf dl« physikalische Größe einwirken kann»2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Änderung der physikalischen Größe in einer Druckänderung ausdrückt, auf die der Fühler anspricht.3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe der Druck (Pq) des Strömungsmittels in einer Kammer (1) ist.4· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe die Ausflußmenge des Strömungsmittelerzeugers ist.• 09830/12035. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (7) auf eine Druckdifferenz anspricht.6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Änderung der physikalischen Größe in einer ÜTiveauänderung ausdrückt, auf die der Fühler anspricht.7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe eine Temperatur ist, auf die der Fühler anspricht.'8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe eine Geschwindigkeit ist, auf die der Fühler anspricht.9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. der Fühler eine verformbare Einrichtung (7) hat, die mit einer in einer mit dem Strömungsmittel gefüllten Kammer (1) angeordneten Druckentnahmestelle (4) verbunden ist, und dessen Verformung auf den mechanischen Übertrager einwirkt.10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager einen Hebel (19) hat, der auf die Verstellung des Fühlers (7) anspricht und durch eine Zwischenverbindung einen auf einer Scheibe (38) befestigten Hocken (43) in Drehung versetzt.009830/1203.- 13 -11. Vorrichtung nach Atispruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verbindung eine mit dem Hebel (19) durch eine ¥elle (16) fest verbundene Scheibe (21) enthält, daß die Scheibe (21) über ein Reibrad (25) mit einem Rad (24) in Kontakt ist, das auf derselben Welle (29) wie die Scheibe (38) montiert ist, um das genannte Rad (24) zu drehen,12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß | das Rad (24) auf der Welle (29) verschiebbar ist.13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrad (25) mit Einstellmitteln (27, 28) versehen ist, um seinen Abstand relativ zu den Zentren der Scheibe (38) und des Rades (24) zu ändern, um so die Empfindlichkeit der Vorrichtung einstellen zu können.14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (24) vom Reibrad (25) durch ein Organ (58) lösbar ist, das sich auf dem Rad (24) abstützt und durch eine Welle betätigter ist, an der sich ein Drehknopf befindet.15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (19) in Bezug auf das freie Ende des Fühlers (7) zwei Stellungen einnehmen kann, wobei diese Stellungen entgegengesetzten Drehrichtungen entsprechen.BAD OWQfNAL 009830/1203 - H -16. Torrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Nockenscheibe (43) senkrecht zur Austrittsstelle (81) des Strahles eines Strahlablenkers (82) liegt.17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um in einer Leitung (83) einen Teil des Strahles aufzufangen, der proportional dem Eingriff der Nockenscheibe (43) vor der den Strahl aussendenden Dlise (81) ist.18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Strömungsmittelverstärker (91, 91a) für die Verstärkung des in der genannten leitung (83) aufgenommenen Strömungsmittels aufweist und weiter Mittel (109), um das Strömungsmittel vom Ausgang des Verstärkers (91, 91a) oder vom Ausgang der Verstärker (91, 91a, 94) zum Eingang (97) eines pneumatischen Organes (3) zu bringen.19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Organ ein Ventil (3) ist.20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (97) des pneumatischen Organes (3) durch einen Kanal (106) mit einem Steuerkanal (112, 112a, 111) des Strömungsmittelverstärkers (91, 91a, 94) verbunden ist.00983 07 1203 -15-21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (106) mit einem Ventil (107) für seine Öffnung und Schließung versehen ist.009830/1203
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