DE2014308C - Pneumatischer Druckwegumformer - Google Patents

Description

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elementen, nämlich Drosseln, möglich, den Grad münden und deren Abstand van Mitte zu Mitte ge-

der Gegenkopplung einstellbar zu machen und somit messen gleich dem Kugeldurchmesser isL Solche

die Proportionalität zwischen Eingangsdruck und Verstärker gehören ebenfalls zum internen Stand der

Weg zu verändern. Bewegte Teile entfa'len, so daß Technik. Für Strahlapparat samt Drosselwiderstand

Trägheitswirkungen und Reibungswirkungen nicht 5 sowie für die gegenständliche Ausbildung des Diffe-

auftreten können. renzverstärkers soll Patentschutz nur in Verbindung

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruchi bestehen,

ergibt sich, wenn bei einem einfach oder doppelt- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

wirkenden pneumatischen Membranantrieb, der eine Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgeuden

mit einem Ventilveischluß od. dgl. versehene Spindel io Beschreibung erläutert. Es zeigt

bewegt, der ^^-Ausgangsdruck des Verstärkeis die Fig. 1 einen Weganzeiger, bei dem die Verstel-

Membrane beaufschlagt, wobei die Bewegung der lung eines gegen eine Feder wirkenden Balges als

Spindel auf die am Verstärker vorgesehene Feder Anzeige dient,

übertragen wird. Mit dieser Ausgestaltung ist ein Fig. 2 einen Ventilregler, bei dem die Stellung

Stellungsregler für Ventile mit pneumatischem Mem- 15 eines Ventilverschlusses einstellbar ist und die je-

brananirieb geschaffen, bei der der Hub der Ventil- weilige Stellung auch angezeigt wird,

spindel auf die Feder übertragen wird, die sich auf Fig. 3 ein Übertragungsglied in der Art eines

den Vergleicher des Verstärkers abstützt. Sie leitet Strahlapparates, das in dip Rückführleitungen des

auf den Vergleicher eine Kraft ein, die dem Hub Verstärkers eingesetzt werden kann, um eine nicht

bzw. der Stellung der Ventilspindel proportional ist. 20 lineare Zuordnung zwischen Druck und Weg zu er-

Die Membrane des Ventilantriebes ist bei dieser reichen, und

Ausführungsform aufzufassen als die elastische Wand Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Druckwegumforder einen r.ingangsdruckkammer eines Differenz- m r, der mit einem doppeltwirkenden Membrandruckverstärkers, dessen sich gegensinnig ändernder antrieb zur Anzeige eines Weges verbunden ist.
Ausgang auf den Eingang zurückgekoppelt ist. Die 25 In der F i g. 1 ist ein Verstärker 1 als DiPerenz-Zahl der Druckkammern der gesamten Anordnung verstärker gezeigt, dessen eine Eingangsdruckkamist dabei auf zwei reduziert. mer 2 durch eine Membrane 3 begrenzt ist, die über

Insgesamt wird im Gegensatz zum bekannten so- den Stößel 4 auf das nicht dargestellte Verstä:ker-

mit eine Anordnung geschaffen, die ein Minimum an element einwirkt. Die andere Eingangsdruckkammer

Bauteilen erforderlich macht. 30 ist ersetzt durch die Druckkammer 5, die von einem

Bei allen bisherigen Ausführungsformen ist die Balg 6 abgeschlossen ist, der über die Feder 7 eben-Zuordr-.ung zwischen 2ingangsdruck una Weg linear. falls auf das nicht dargestellte Vergleichsglied des Bei der Stellungsregelung von Ventilen ist es jedoch Verstärkers einwirkt. Der Balg 6 ist mit einer Anerwünscht, eine nicht lineare einstellbare Zuordnung Zeigevorrichtung 8 gekoppelt, welche die Änderung dieser Größen zu erreichen, d:i der Hub des Drossel- 35 der Druckgröße E proportional anzeigt
körpers uⁿd der Durchfluß durch das Ventil eben- Die Zuordnung zwischen dem von der Anzeigefalls nicht linear sind. Die Durchflußkennlinien sind vorrichtung 8 zurückgelegten Weg S und der Drucknicht linear. Dieses Problem wird bisher durch die größe E läßt sich bei dem gezeigten Ausführungs-Anordnung zusätzlicher Kurvenscheiben in den Stel- beispiel nun dadurch verändern, daß diese Drucklungsreglern gelöst; es läßt sich jedoch beim Einsatz 40 größe E über den aus den Widerständen 9 und 10 eines erfindungsgemäßen Druckwegumformers sehr bestehenden Druckteiler in die Eingangskammer 2 einfach dadurch lösen, daß in mindestens einer der des Differenzverstärkers geleitet wird. An dem vervon den Ausgangsdrücken beherrschten Leitungen stellbaren Widerstand 10 des Druckteilers liegt dabei ein Übertragungsglied angeordnet ist, das aus einem das A "-Ausgangssignal des Differenzverstärkers an, Strahlapparat und mindestens einem Drosselwider- 45 das sich umgekehrt proportional zum Eingangsstand besteht, der in der Treibstrahlleitung und'oder druck £ ändert. Das A⁺ -Ausgangssignal, das mit der Gegendruckleitung und/oder der Saugdrucklei- steigendem Eingangsdruck E ebenfalls ansteigt, ist tung und/oder in einer der Verbindungsleitungen auf die Druckkammer 5 geschaltet. Die Einstellung zwischen diesen Druckleitungen angeordnet ist. Jcr Proportionalität zwischen Eingangsdruck E und

Bei dieser Anwendung des Strahlapparates wird 50 Weg 5 wird durch die Gegenkopplung des A ~-Aus-

vornehmlich der Druckverlauf im Saugraum sich ganges auf die Eingangsdruckkammer 2 über einen

gleichsinnig mit dem Treibstrahldruck ändern, d. h. Drucktciler erreicht, an dem auch der Eingangs-

mit zunehmendem Treibstrahldruck steigt auch der druck E angelegt ist. Der Grad der Gegenkopplung

Druck im Saugraum. Jedoch ist die Zuordnung der wird durch Jas Verhältnis der Drosselwiderstände 9,

Drücke — wie erwünscht — nicht linear. 55 10 des Druckteilers bestimmt. Zur Einstellung genügt

Mit solchen Übertragungsgliedern, die einem es, wenn ein Drosselwiderstand einstellbar, beispielsinternen Stand der Technik entspringen, kann die weise als Nadelventil ausgebildet, ist. Vorteilhaft ist Zuordnung zwischen dem Verlauf von Treibstrahl- es jedoch, den vom A --Ausgang beaufschlagten druck und Saugraumdruck verschieden gewählt Widerstand 10 einstellbar zu machen. Ist nämlich werden, so daß es ohne die Verwendung mechani- 60 dann diese den Widerstand 10 darstellende Drossel scher Teile auch möglich wird, eine nicht lineare geschlossen, d. h. der Widerstand unendlich groß, Zuordnung zwischen Druck und Weg zu erreichen. dann ist kHr.e Gegenkopplung vorhanden. Die größte Vorteilhaft hat sich schließlich auch noch erwiese.», Verstärkung wird eingestellt. Ist dagegen diese Droswenn als Verstärke: dement im Differenzverstärker sei voll geöffnet, dann wirkt sich eine Änderung des ein Element mit zwei in einer Gehäusebohrung ver- 65 Eingangsdrucks E wenig auf den Druck in der Einschiebbaren Kugeln gleichen Durchmessers vorge- gangsdruckkammer 2 aus. Die Verstärkung ist gering, sehen ist, das mindestens zwei Bohrungen als Aus- Eine in gleicher Weise wirkende Ausführungsform gangsöffnungen aufweist, die in die Gchäusebohrung ist in der Fig. 2 gezeigt, wo der Λ •■-Ausgang des

Verstärkers 1 ebenfalls auf die Druckkammer 5 gegeben wird, deren Balg 6 gegen die Wirkung der Feder 7 in diesem Fall jedoch eine Spindel 11 verstellt, die mit einem Ventilverschluß 12 versehen ist. Die Anzeigevorrichtung 8 ist starr mit der Spindel 11 gekoppelt, wobei bei dieser Ausführungsform der Hub der Ventilspindel 11 starr auf die Feder 7 übertragen wird, die sich auf dem Vergleichcr des Verstärkers 1 abstützt, der in diesem Fall von zwei in einer Längsbohrung des Verstärkergehäuses geführten Kugeln 13 gebildet ist, die die Luftzufuhr von der Druckquclle p_z zu den Ausgangskanälen A+ und A~ in Abhängigkeit der auf das Vergleichselement einwirkenden Kräfte steuern, wobei die Bohrung der Kanäle für den A⁺- und /!--Ausgang so gelegt sind, daß ihr gegenseitiger Abstand von Mitte zu Mitte gemessen gleich dem Durchmesser der beiden gleich großen Kugeln ist. Die Druckluftzuführung erfolgt durch eine Bohrung, die jeweils einen Abstand von einem halben Kugeldurchmesser von den Ausgangsbohrungen hat.

Die Feder 7 leitet auf den durch die Kugeln 13 gebildeten Vergleicher eine Kraft ein, die dem Hub bzw. der Stellung der Ventilspindel 11 proportional ist. Die Membrane 6 des Vcntilantriebes ist in diesem Fall aufzufassen als die elastische Wand der nicht vorhandenen £--Eingangsdruckkammer des Differenzdruckverstärkers 1, dessen A+-Ausgang auf den E"-Eingang, d.h. auf die Druckkammer S, rückgekoppelt ist.

Die Zuordnung zwischen dem Eingangsdruck E und dem Weg S der Ventilspindel 11 ist linear. Da es bei der Stellungsregelung von Ventilen erwünscht ist, eine nicht lineare, einstellbare Zuordnung dieser Größen zu erreichen, weil der Hub des Drosselkörpers und der Durchfluß durch das Ventil ebenfalls nicht linear sind, wird in die Rückführleitungen, d.h. in den A⁺- und A"-Zweig des Verstärkers oder nur in einem der beiden Zweige ein Übertragungsglied 14 eingeschaltet, dessen Aufbau im einzelnen in der F i g. 3 gezeigt ist. Aus der F i g. 3 geht hervor, daß das Kernstück des Übertragungsgliedes 14 ein Strahlapparat IS ist, dessen Druck in der Treibstrahlleitung 16 über einen Drosselwiderstand 16 a an den A+-Ausgang oder gegebenenfalls an den A~-Ausgang des Verstärkers 1 angeschlossen ist. Die Saugdruckleitung 17 ist ebenfalls über einen Widerstand 17 α an die Druckkammer S angeschlossen, während die Gegendruckleitung 18 in diesem Fall über einen Widerstand 18a in die freie Atmosphäre mündet. In den Verbindungsleitungen zwischen dem Treibstrahldruck, dem Saugdruck und dem Gegendruck können ebenfalls Drosselwiderstände eingebaut werden, so daß dadurch die Zuordnung des /!+-Druckes zu dem Druck in der Kammer 5 beliebig geändert werden kann. Es ist nicht notwendig, wie in der F i g. 3 gezeigt, in allen Zuführleitungen im Saugstrahlapparat und in den Verbindungsleitungen Drosselwiderstände anzuordnen. Je nach der angestrebten Zuordnung kann es unter Umständen auch ausreichend sein, nur

as in einer dieser Leitungen der Zuführungen einen einstellbaren Drosselwiderstand vorzusehen.

In der F i g. 4 ist schließlich eine Ausführungsform ähnlich der der F i g. 2 gezeigt, bei der jedoch ein doppeltwirkender Membranantrieb vorgesehen ist

und bei der sowohl der A⁺- als auch der A--Ausgangsdruck des Verstärkers 1 jeweils an eine Druckkammer 5 bzw. 19 geführt sind, so daß ebenfalls ein Stellantrieb erreicht ist, der einen gegebenen Druck E einem bestimmten Weg S einstellbar zuordnet, ohne daß bewegte mechanische Teile wie Hebel oder Prallplattenanordnungen vorgesehen werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

i 2 oder zu registrieren, aber auch um den Hub eines Patentansprüche: Ventils in Abhängigkeit von einem Reglersignal ein zustellen.

1. Pneumatischer Druckwegumformer, dessen Bei bekannten Ausführungsformen von Druck-Druckräume von elastischen Wänden begrenzt 5 wegumformern dienen Hebel als Vergleichselemente, sind und der Federanordnungen sowie einen ein Düsen-Prallplattensysteme, denen Drossel- oder Vergleichs- und Verstärkerelement aufweisenden Alternatiwerstärker nachgeschaltet sind, verden als Verstärker hat, dadurch gekennzeich- Verstärkerelement verwendet Die Änderung der Zun e t, daß der Verstärker (1) ein Differenzverstär- Ordnung zwischen Eingangsdruck und Weg bzw. Hub ker ist, der zwei Ausgangsdrücke (A⁺, A~) er- io geschieht durch Hebelsysteme, deren wirksame zeugt, von denen der eine (A⁺) eine elastische Hebellängen verändert werden. Die Zuordnung ge-Wand (6) beaufschlagt, die über eine Feder (7), schieht also mechanisch. Bei. diesen bekannten Ausderen Auslenkung das Wegsignal darstellt, von filhrungsformen wird es als Nachteil angesehen, daß einer Seite auf das Vergleichselement des Diffe- sie konstruktiv relativ aufwendig sind und eine Vieirenzverstärkers einwirkt, und daß aus dem Ein- 15 zahl von Einzelteilen erfordern. Diese Einzelteile gangsdruck (E) und dem anderen Ausgangsdruck beanspruchen stets viel Bauvolumen.

(A-) des Verstärkers mit Hilfe eines aus Dros- Es liegt die Aufgabe vor, diese Nachteile zu versein (9, 10) te iehenden Dnickteilers, von wel- meiden und einen Druckwegumformer der eingangs chen Drosseln mindestens eine einstellbar ist, ein genannten Art derart auszubilden, daß er keine Druck gebildet wird, der über eine elastische ao Hebelsysteme zur Änderung der Proportionalität Wand (3) von der anderen Seite her auf das Ver- zwischen Druck und Weg aufweist und daher sehr gliMchselement wirkt. raumsparend ist.

2. Pneumatischer Druckwegumformer als ein- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gefach oder doppeltwirkender, pneumatischer Mem- löst, daß der Verstärker ein Differenzverstärker ist, branantrieb, der eine mit einem Ventilverschluß 35 der zwei Ausgangsdrücke erzeugt, von denen der od. dgl. versehene Spindel bewegt, deren Bewe- eine eine elastische Wand beaufschlagt, die über eine gung auf die Feder übertragen wird, nach An- Feder, deren Auslenkung das Wegsignal darstellt, spruch 1, dadi: eh gekennzeichnet, daß der von einer Seite auf das Vergleichselement des Diffe- A ⁺ -Ausgangsdruck des Verstärkers (1) die Mem- renzverstärkers einwirkt, und daß aus dem Eingangsbrane (6) des pneumatischen Membranantriebes 30 druck und dem anderen Ausgangsdruck des Verstärbeaufschlagt. kers mit Hilfe eines aus Drosseln bestehenden Druck-

3. Pneumatischer Druckwegumformer nach teilers, von welchen Drosseln mindestens eine ein-Anspnich 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stellbar ist, ein Druck gebildet wird, der über eine in mindestens einer der von den Ausgangsdrücken elastische Wand von der anderen Seite her auf das (A^₁A-) beherrschten Leitungen ein Ubertra- 35 Vergleichselement wirkt.

gungsglied (14) angeordnet ist, das aus einem Dadurch, daß der Verstärker ein Differenzverstär-Strahlapparat (15) und mindestens einem Dros- ker ist, stehen für die Eingangsdrücke jeweils abgeselwiderstand (16a, 17a, 18a, 20, 21, 22) besteht, schlossene Kammern zur Verfügung, deren wirksame der in der Treibstral.Heitung (16) und/oder der Flächen über ein Vergleichselement auf die Steuer-Gegendruckleitung (18) und/oder der Saugdruck- 40 organe des Verstärkers einwirken und den Zu- und leitung (17) und/oder in einer der Verbindungs- Abfluß von Druckluft zur Bildung der Ausgangsleitungen zwischen diesen Druckleitungen ange- drücke steuern. Die Ausgangsdrücke sind an Kanalordnet ist. bohrungen abzugreifen. Sie wirken nicht auf den

4. Pneumatischer Druckwegumformer nach Vergleicher des Verstärkers unmittelbar ein, wie dies einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, 45 beispielsweise beim Alternatiwerstärker üblicher dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (1) Bauart der Fall ist. Bei diesem nämlicn wird der zwei in einer Längsbohrung seines Gehäuses ver- Ausgangsdruck in einer Kammer gebildet, die von schiebbare Kugeln (13) gleichen Durchmessers der elastischen Wand des Vergleichers begrenzt wird, aufweist und daß mindestens zwei Bohrungen als Der Grad der Gegenkopplung des Ausgangsdruckes Ausgangsöffnungen für die Ausgangsdrücke (A ⁺, 50 auf den Eingangsdruck und damit die Signalverstär- A~) vorgesehen sind, die in die Längsbohrung kung ist durch die Größe der wirksamen Flächen des Verstärkergehäuses münden und deren Ab- bestimmt.

stand von Mitte zu Mitte gemessen gleich dem Der Differenzverstärker bietet in der aufgezeigten

Kugeldurchmesser ist. Weise die Möglichkeit, den Grad der Gegenkopp-

55 lung eines Ausgangsdrucksignals auf den Vergleicher zu beeinflussen und einstellbar zu machen. Die

Gegenkopplung wird nämlich dadurch erreicht, daß

ein Ausgangssignal über eine Leitung mit einem von beiden Eingangsdruckräumen verbunden wird.
60 Im Hinblick auf die Einstellbarkeit der Gegen-

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Druck- kopplung ist somit ein Druckteiler vorgesehen, an wegumformer, dessen Druckräume von elastischen dessen Widerstände der Eingangsdruck und der Aus-Wänden begrenzt sind und der Federanordnungen gangsdruck des Verstärkers angelegt sind, wobei der sowie einen ein Vergleichs- und Verstärkerelement zwischen den Widerständen sich einstellende Druck aufweisenden Verstärker hat. 65 die elastische Wand beaufschlagt und wobei minde-

Druckwegumformer sind für verschiedene Zwecke stens ein Widerstand einstellbar ist.
erforderlich. So werden sie beispielsweise eingesetzt, Beim erfindungsgemäßen Druckwegumformer ist

um un.-n Druck oder einen Druckvcrlauf anzuzeigen es daher nur unter Verwendung von einfachen Bau-