DE2014307C3 - Pneumatischer Zweipunktregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Zweipunktregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Unter Zweipunktreglern werden Regeleinrichtungen verstanden, die beim Überschreiten und Unterschreiten einer Regelgröße in der Lage sind, Schaltvorgänge auszulösen, welche zum Beispiel ein Ventil öffnen oder schließen. Es ist bekannt (Kretzschmer, Pneumatische Regler, 1958), zu diesem Zweck ein Meßwerk bestehend aus einer Balgwaage mit einem der Regelgröße entsprechenden Druck zu beaufschlagen und einen der Regelgröße proportionalen Ausschlag zu erzeugen. Dieser Weg wird auf eine Steuerfahne übertragen, welche den Luftstrahl zwischen einer Strahl- und einer Fangdüse einer Abtasteinrichtung unterbricht. Solche Zweipunktregler sind aufwendig und machen einen erheblichen Raumbedarf erforderlich.

Es sind auch Zweipunktregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt (DE-AS 11 89 820), bei denen bei einer Ausführungsform zwei Bälge und eine Zusatzfeder vorgesehen sind, wobei ein Balg als Meßwerk ausgeführt ist. Mit steigendem Eingangsdruck hebt der als Meßwerk ausgeführte Balg einen Hebel an und bringt so eine Prallplatte in die Nähe einer Düse. Dadurch steigt der Eingangsdruck eines Verstärkers an und der Einlaß eines weiteren Balges öffnet, der sich ausdehnt und den Ausgang des zweiten Balges öffnet. Dabei wirkt der Druckanstieg bis auf einen Restdruck in dem dritten Balg des Verstärkers in der Schließrichtung eines Einiaßventiles und der Druck im zweiten Balg schließt die Düse. Der Druck am Verslärkercingang steigt daher an. Die Wirkungen sind gegenläufig. Geschaltet wird erst, wenn der Druck im zweiter Balg bis auf die Höhe ansteigt, die dem Restdruck im dritten Balg entspricht Steigt jedoch der Druck im dritten Balg schneller an als im zweiten Balg, dann wird das Ventil wieder geschlossen, und der Schaltvorgang ist daher rückläufig. Ein stabiles Umschalten ist mit dieser Bauart nicht möglich. Dazu kommt, daß die mechanisch wirkende Bauart auch gegen Lageänderung und Erschütterung anfällig ist

Eine zweite dort gezeigte Bauart verwendet zwei ineinander gesetzte Bälge (DE-AS 11 89 820, Abb. 2), die gemeinsam gegen einen vom Ausgangsdruck beaufschlagten kleineren Balg auf einen Ventilstößel wirken, der bei entsprechend großen Eingangssignalen nach oben abgehoben wird und so die Verbindung zwischen dem Zuluftdruck und dem Ausgangssignal freigibt, gleichzeitig aber die bis dahin vorhandene Verbindung des Zuluftdruckes mit der freien Atmosphäre abschließt. Diese Bauarten sind sehr aufwendig, weil es nur unter Inkaufnahme von Schwierigkeiten möglich ist, zwei Bälge ineinander zu setzen. Es dürfte auch fraglich sein, ob diese Bauarten in der Lage sind, den Verstärker wieder zurückzuschalten, wenn der Ausgangspunkt eine gewisse Höhe erreicht hat. Bei allen bekannten Bauarten müssen auch die Nachteile in Kauf genommen werden, die sich durch die Verwendung von Druckbälgen hinsichtlich der erforderlichen Einbautoleranzen und der Toleranzen der Balgfederkonstanten ergeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zweipunktregler zu schaffen, der den Einsatz von Bälgen vermeidet und dadurch einfacher herzustellen und zu bedienen ist und einen geringeren Raumbedarf hat.

Die Erfindung besteht in den Merkmalen des Patentanspruches 1. Durch diese Ausgestaltung entfallen die bei bekannten Einrichtungen nötigen mechanisehen Teile, wie Steuerfahne, Druckbälge u.dgl. Der Raumbedarf ist daher sehr klein. Auch die Störanfälligkeit ist gering.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. So bringen die Merkmale des Anspruches 2 den Vorteil mit sich, daß ein Druckgebei eingespart wird.

Da das Verhältnis der Drosselwiderstände bei dieser Ausführung die Größe der Schaltdrücke bestimmt und diese symmetrisch zu den Ausgangsdrücken liegen, ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruches 3 vorzusehen. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, die Symmetrie der Schaltpunkte zu den Ausgangsdrücken zu beseitigen. Der Druckteiler zur Einstellung des Schaltpunktes wird bei dieser Ausführung von einem der beiden Ausgangsdrücke unmittelbar und über den Druckteiler mittelbar gespeist.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung eines erfindungsgemäßen Zweipunktreglers, dessen Schaltpunktdruckteiler vom Ausgang des Differenzdruckverslärkers und einem einstellbaren Hilfsdruck p;/gespeist wird,

Fig. 2 eine Ausführung, deren Schaltdrücke mit ein- oder zwei Druckteilern gebildet werden, die von den Ausgangsdrücken A⁺ und A- des Verstärkers gespeist werden und

Fig. 3 eine besonders günstige Ausführungsform eines Differenzdruckverstärkers, der erfindungsgemäß geschaltet ist.

Fig. 1 zeigt einen Differenzdruckverstärker 1, dessen Ausgangsdrücke A⁺ und A- proportional sind der Differenz der Drucksignale χ (Regelgröße) und p_s- Mit Α^λ ist da^ Ausgangssignal bezeichnet, das mit steigen-

dem Eingangsdruck χ ebenfalls steigt Demzufolge steigt A~ mit zunehmendem p_s (Schaltdruck) und fällt mit steigendem Druck x. Der Differenzd.-uckverstärker wird von dem Verstärkungsdruck p_z gespeist

Zwischen den Widerständen 2 unu 3 des Schaltpunkt-Druckteilers stellt sich der Schaltpunkt p_s ein, der dem zweiten Eingangsdruckraum des Differenzverstärkers 1 zugeleitet wird. Der Widerstand 3 des Druckteilers ist vom A --Ausgang, der einstellbare Widerstand 2 von einem einstellbaren Hilfsdruck p_H beaufschlagt. Der Wert des Schaltpunktes p_s wird bestimmt von Verhältnis der Drosselwiderstände 2 und 3 und von den Werten der Druckgrößen A- und pn, die den Druckteiler speisen. Erreicht beispielsweise χ den Wert von p*,, dann hat A -den Maximal-Wert eingenommen, wobei A- max = p_z ist Für pso gilt

— A max +

1 +

Pn

Pn

ke A⁺ und A- erzeugt Der Schaltpunkt-Druck teiler, bestehend aus den Widerständen 2 und 3 ist zwischen den beiden Ausgangsdrücken A - und A⁺ angeordnet.

Für χ < p_M ist A ' = p. = A~ max und A * — p_u = 0 so daß

20

wobei λ das Verhältnis der Drosselwiderstände des Druckteilers ist

Hat χ den Wert X₅₀ erreicht, bzw. überschritten, dann wird der Verstärker durchgesteuert und A~ fällt auf Atmosphärendruck p_o ab. Dann stellt sich zwischen dem Druckteiler, der nunmehr von p« gespeist wird, der Druck psu ein nach der Beziehung

In beiden Beziehungen ist λ und p« voneinander unabhängig einstellbar, so daß auch p_so und ρ_λ, voneinander unabhängig einstellbar sind.

An die Stelle des Druckminderers 4, der zur Einstellung des Hilfsdruckes pn erforderlich ist, kann — j5 wie gestrichelt dargestellt — auch ein weiterer Druckteiler treten mit den Widerständen 5 und 6, der wie der Verstärker 1 vom Zuluftdruck p_z gespeist wird. Der Hilfsdruck pn ist dann durch das Verhältnis der Drosselwiderstände 5 und 6 bestimmt, von denen mindestens einer (5) einstellbar ist. Bei der Ausführung nach F i g. 1 ist es nicht erforderlieh, daß der Differenzdruckverstärker die zwei Ausgangsdrücke A- und A⁺ erzeugt, da nur ein Ausgangsdruck verwertet wird.

F i g. 2 geht dagegen aus von einem Differenzdruckverstärker 1, der notwendigerweise zwei Ausgangsdrük- Psü =

1 + χ

10 gilt.

Hat χ den Wert x_M erreicht, wird der Verstärker durchgesteuert und A ~ nimmt den Wert A - min = p_o = 0 während A⁺ auf p_z ansteigt Der Schaltdruck nimmt den Wert

an, wobei λ < 1 ist Bei dieser Ausführung stellt sich p_su und ρ«, symmetrisch zu pJ2 ein, d. h. p» und p_su sind nicht voneinander unabhängig einstellbar, da p_z = const, ist. Dieser Nachteil ist zu vermeiden, wenn wiederum ein weiterer Druckteiler mit den Widerständen 7 und 8 vorgesehen wird, der vom A+-Ausgang gespeist wird und gegen Atmosphärendruck p_o entlüftet. Zwischen den Widerständen 7 und 8 ist nun mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 8 der Druck A⁺ einstellbar, so daß der Schaltdruck p_su nunmehr durch

Psu =

bestimmt ist.

Gemäß Fig. 3 ist eine einfache Ausführung eines Differenzdruckverstärkers 1 vorgesehen. Dieser Verstärker besitzt zwei Kugeln 9 mit gleichem Durchmesser, die in einer Gehäusebohrung 10 verschiebbar angeordnet sind, und mindestens zwei Kanäle 11, die in diese Gehäusebohrung einmünden, wobei der Abstand der Kanäle 11 von Mitte zu Mitte gemessen dem Durchmesser der Kugeln entspricht Der Abstand des Zufuhrkanales (p_z) von einen der Kanäle 11 entspricht — von Mitte zu Mitte gemessen — etwa dem halben Durchmesser der Kugeln 9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Zweipunktregler, der zwei von elastischen Wänden begrenzte Eingangsdruckräume aufweist, von denen einer von der zu regelnden Größe und der andere von einer Druckgröße beaufschlagt ist, die einem vom Ausgangsdruck des Verstärkers und von einem einstellbaren Hilfsdruck gespeisten Druckteiler zur Einstellung des Schaltvorganges entnommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker als Differenzdruckverstärker (1) mit mindestens einem sich gegensinnig zum Eingangssignal (x) ändernden Ausgang (A-) ausgebildet ist und daß an diesem Ausgang (A~) der Druckteikr (2,3) zur Einstellung von Schalthöhe und Schaltdifferenz angeschlossen isL

2. Pneumatischer Zweipunktregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck (pn) einem Druckteiler entnommen ist, der von der Verstärkerdruckquelle (Pz) gespei st wird.

3. Zweipunktregler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Druckteiler (7, 8) vorgesehen ist, der zwischen dem sich gleichsinnig mit dem Eingangssignal (x) ändernden Ausgangsdruck (A ⁺ ) des Differenzdruckverstärkers (1) und dem Druckteiler (2, 3) zur Einstellung des Schaltpunktes angeordnet ist.

ίο