<Desc/Clms Page number 1>
Mit einem Druckmittel betriebener Verstärker für mittelbar wirkende Steuer-oder Regelvor- richtungen.
Die Erfindung betrifft einen mit einem Druckmittel betriebenen Verstärker für mittelbar wirkende Steuer-oder Regelvorrichtungen, u. zw. derjenigen Art, bei welcher in einer von einem Hilfs- medium durchflossenen Leitung zwei Drosseln hintereinandergeschaltet sind, von denen die eine nach
Massgabe des Steuer-oder Regelwertes verändert wird. Von dieser Leitung zweigt zwischen den beiden
Drosseln eine Steuerdruckleitung ab, an die ein Steuerglied, z. B. Servomotor, angeschlossen ist. Dieser wird mit dem zwischen den beiden Drosseln herrschenden Steuerdruck beaufschlagt, ist aber von den ausserhalb des von den Drosseln begrenzten Bereiches herrschenden Drücken unabhängig.
Bei den bekannten Verstärkern dieser Art hat sich der Mangel herausgestellt, dass der Steuerdruck beim Überschreiten einer bestimmten Steuerwertgrösse und damit einer bestimmten Hilfsmediummenge sich nicht mehr ändert, so dass der Verstärker in dem oberen Bereich dem Steuerwert nicht mehr folgt und deshalb eine unerwünschte Beschränkung des Steuer-oder Regelbereiches bedingt.
Der Erfindung gemäss soll dieser Mangel dadurch behoben werden, dass die Steuerdruckleitung zwischen den Drosseln an diejenige Stelle angeschlossen wird, an der sich die kleinsten Drucke einstellen. Diese folgen auch oberhalb der erwähnten Grenze dem eigentlichen Steuer-oder Regelwert und gewährleisten infolgedessen eine einwandfreie Verstärkung auch in dem oberen Bereich, wie im einzelnen weiter unten an Hand der Figuren ausführlich erörtert wird.
Es sind zwar auch Verstärker bekannt, bei denen in die vom Hilfsmedium durchflossene Leitung eine Venturidüse eingesetzt ist, von deren engstem Querschnitt die Steuerdruckleitung abzweigt. Hier liegen aber die Verhältnisse insofern ganz anders, als der Servomotor nicht nur mit dem in dieser Steuerdruckleitung herrschenden Druck, sondern auch mit dem vor der Venturidüse herrschenden Druck beaufschlagt wird, weil es sich hier um die Ableitung eines Mengensteuerwertes handelt. Infolgedessen tritt hier der oben im Zusammenhang mit den bekannten Verstärkern geschilderte Mangel nicht auf. Es ist nämlich bei der Ableitung eines Differenzdruckes (Druckgefälles) gleichgültig, ob der eine der beiden Einzeldrücke von dem kleinsten Drosselquerschnitt oder hinter der Drossel abgeleitet wird.
Die Erfindung hat besondere Bedeutung bei solchen mittelbar wirkenden Reglern, die mit Rück- führung arbeiten, bei denen also dem eigentlichen Steuer-oder Regelwert eine sieh mit dem verstärkten Wert ändernde Rückstellkraft entgegengeschaltet wird. Die Aufhebung der genannten oberen Grenze des Regelbereiches gemäss der Erfindung hat in diesem Falle zur Folge, dass jeder Änderung des Primärsteuerwertes auch eine Änderung der rückführenden Rückstellkraft zwangläufig folgt.
Vorteilhaft ist die Ausführung gemäss der Erfindung auch für (pneumatische) Fernsteuerungen mit zwei zum Vordruck parallelgeschalteten Hauptleitungen, die mit je einer ungesteuerten Drossel sowie einer in deren Saugbereich angeschlossenen Steuerdruckleitung versehen und einem gemeinsamen Drosselsteuerglied zugeordnet sind, dass die gesteuerten Drosseln der beiden Hauptleitungen in Abhängigkeit vom Impuls in einander entgegengesetztem Sinne beeinflusst.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und erläutert die durch die Ausführung gemäss der Erfindung gegebene fortschrittliche Wirkung.
Nach Fig. 1 ist die Hauptleitung 1 bei 2 an den Vordruck angeschlossen und am Ausströmende 3 mit einer Drosselplatte 4 versehen, die von einem Impulsgeber 5 mittels eines Hebels 6 gesteuert wird.
In die Leitung 1 ist ausserdem eine ungesteuerte Drossel 7 nach Art einer Venturidüse eingebaut, in deren engstem Querschnitt, die z. B. in einen Servomotor 8 führende Steuerdruckleitung 9 abzweigt.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
das eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 1 und demzufolge einen Druckanstieg in der Leitung 9. Diesem Druckanstieg entsprechend wird dann der Kolben des Servomotors und durch diesen das zu regelnde Organ in Abhängigkeit vom Impuls verstellt. Sinkt der Impulsdruck in der Membrankammer J, so wird die Drosselplatte 4 weiter geöffnet, die Geschwindigkeit in der Hauptleitung 1 steigt und der Druck in der Leitung 9 sinkt.
Die gleiche Wirkung ergibt sieh grundsätzlich, wenn, wie bisher üblich, die Steuerdruckleitung 9 in Abstand hinter der ungesteuerten Drossel 7 an die Leitung 1 angeschlossen wird. Es ist dann aber der Änderungsbereich des Druckes in der Leitung 9 kleiner, wie die Fig. 2 veranschaulicht.
An die Hauptleitung 9 sind Manometerrohre A, B, C angeschlossen, u. zw. das erste Rohr A vor der ungesteuerten Drosselstelle, das zweite unmittelbar dahinter und das dritte im grösseren Abstand hinter der Drosselstelle. Das erste Rohr A zeigt den Druck P2 vor der Staustelle an, der selbst-
EMI2.2
von der Stellung der Drosselplatte 4, d. h. der Grösse des Ausströmquerschnittes. Da an der Stelle des Manometerrohres C der Strom sieh, wie in Fig. 2 veranschaulicht, bereits wieder über den ganzen Rohrquerschnitt ausgedehnt hat, so kann eine bestimmte untere Grenze des Druckes p'nicht unterschritten werden, denn es wird an dieser Stelle stets Überdruck herrschen.
Unmittelbar hinter der festen Drosselstelle dagegen, an welcher der Strom eingeschnürt ist, wird sich nicht nur der Überdruck 0, sondern sogar gegenüber der Atmosphäre ein Unterdruck 111 einstellen. Das bedeutet, dass an der Stelle des Manometerrohres B der Änderungsbereich des Druckes nach unten erweitert wird.
EMI2.3
Hub h der Drosselplatte 4. Ist der Hub h Null, d. h. die Leitung 1 ganz geschlossen, so ist der Druck gleich dem Druck p, d. h. es ist
EMI2.4
EMI2.5
EMI2.6
EMI2.7
EMI2.8
EMI2.9
weiteres auch auf solche Drosselsteuerungen anwenden, bei denen von dem Steuerdruck ein Impuls abgeleitet wird, der auf die gesteuerte Drossel einwirkt. Solche Fälle veranschaulichen die Fig. 4 und 5.
Nach Fig. 4 ist der Hebel 6 an eine Membran 10 angeschlossen, deren Kammer mit der Steuerdruckleitung 9 verbunden ist. An die Stelle der Drosselplatte 1 kann nach diesem Beispiel ein Drosselschieber 11 treten, ohne dass an der grundsätzlichen Wirkung etwas geändert wird. Die Steuerung dieses Schiebers erfolgt in Abhängigkeit von dem in der Abzweigleitung 9 herrschenden Steuerdruck.
An die Leitung 9 kann, wie im Beispiel nach Fig. 1, ein Servomotor od. dgl. angeschlossen werden.
Fig. 5 veranschaulicht eine Vereinigung der Ausführungen nach den Fig. 1 und 4. Der auf die Membran M wirkende Steuerdruck in der Leitung 9 ist dem Primärimpuls des Impulsgebers 5 entgegengeschaltet und wirkt nach Art einer Rückführung. Wenn z. B. der Hebel 6 durch den Primärimpuls angehoben wird, so hat dies nach obigen Erläuterungen ein Sinken des Druckes in der Steuerleitung 9 und damit eine Kraft zur Folge, die den Hebel 6 wieder zurückzuführen bestrebt ist.
Ist die Steuerdruckleitung 9 in der üblichen Weise an der Stelle des Manometerrohres C an die Hauptleitung 1 angeschlossen, so sinkt mit der Öffnungsbewegung der Drosselplatte 4 allmählich das Druckverhältnis bis auf den Wert 0#2. Der diesem Wert entsprechende Steuerdruck wirkt als Sekundärimpuls auf den Hebel 6. Ein weiteres Absinken des Primärimpulses unter den diesem Druck entsprechenden Grenzwert hat zwar ein weiteres Öffnen der Drosselplatte 4, aber keine weitere Änderung des Steuerdruckes in der Leitung 9 zur Folge, so dass auch der auf die Membran 10 wirkende Sekundärimpuls sich nicht ändert. Infolgedessen bleibt unterhalb des Grenzwertes 0'2 eine Änderung des Primärimpulses unwirksam.
<Desc/Clms Page number 3>
Dieses Verhältnis veranschaulicht die Kurve nach Fig. 6. Diese zeigt nämlich die Änderung des auf die Membran 10 wirkenden Impulses in Abhängigkeit vom Primärimpuls. Von demjenigen Wert des Primärimpulses, bei dem die Drosselplatte 4 geschlossen ist, nimmt mit Kleinerwerden des Primärimpulses auch der Sekundärimpuls etwa linear ab, bis der Primärimpuls den Wert 9 erreicht hat, der dem Grenzwert 0-2 des Druckverhältnisses entspricht. Wird der Primärimpuls noch kleiner, so ändert sich der Sekundärimpuls nicht mehr, die Kurve verläuft also wie gestrichelt angedeutet.
Wird aber nach dem Vorschlag gemäss der Erfindung die Steuerdruckleitung 9 an der Stelle des Manometerrohres B (Fig. 2) an die Hauptleitung 1 angeschlossen, so ergibt sich in Übereinstimmung mit der Druckkurve nach Fig. 3 die ausgezogene Kurve nach Fig. 6, d. h. der Sekundärimpuls nimmt auch unterhalb des Grenzwertes in derselben Weise wie oberhalb dieses Wertes etwa linear mit dem Primärimpuls ab. Daraus folgt, dass auch solche Regeleinrichtungen mit einem (rückführend wirkenden) Sekundärimpuls auch im Bereich des Nullwertes des Primärimpulses einwandfrei arbeiten. Wird die Drosselplatte 4 infolge weiterer Abnahme des Primärimpulses über den Hub hl (vgl.
Fig. 3) ge- öffnet, so stellt sich in der Steuerdruckleitung 9 Unterdruck ein und die Sekundärmembran 10 übt eine abwärtsgerichtete Rückführkraft auf den Hebel 6 aus.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 handelt es sich um eine Fernsteuerung, u. zw. um eine Kompassfernsteuerung. Hier sind zwei an dem Vordruck angeschlossene Hauptleitungen la und 1b vorgesehen. Jede Hauptleitung hat eine ungesteuerte Drossel 7 a, 7b, in deren Saugbereich je eine Steuerdruckleitung 9a, 9b abzweigt. In diesen beiden Leitungen soll ein dem jeweiligen Steuerimpuls entsprechender Differenzdruek erzeugt werden. Das geschieht mit Hilfe eines beiden Hauptdruckleitungen gemeinsamen Drosselgliedes, das als Exzenterseheibe 12 ausgebildet ist und von der Kompassnadel. H gedreht wird.
Infolge der exzentrischen Lagerung der Scheibe 12 hat ihre Drehung eine Veränderung des Austrittsquerschnittes der beiden Hauptleitungen la und 1b, u. zw. in einander entgegengesetztem Sinne, zur Folge.
Auch für solche Fernsteuerungen ist selbstverständlich der Vorteil wesentlich, der durch den Anschluss der beiden Differenzdruckleitungen 9a, 9b im Saugbereich der Drossel 7 a und 7b in der oben geschilderten Weise gegeben ist. Dadurch wird bei einer solchen Einrichtung wegen der Vergrösserung des Steuerdruckbereiehes eine Wirkung auch dann noch gewährleistet, wenn bisher infolge Unterschreitung einer Druckgrenze der Primärimpuls eine Änderung des Steuerdruckes nicht mehr nach sich zog.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mit einem Druckmittel betriebener Verstärker, in dessen von einem Hilfsmedium durchflossenen Leitung von zwei hintereinandergeschalteten Drosseln die eine nach Massgabe eines Steueroder Regelwertes verändert wird und an deren zwischen den beiden Drosseln abgezweigten Steuerdruckleitung ein Steuerglied (z. B. Servomotor) angeschlossen ist, das mit dem zwischen den beiden Drosseln herrschenden Steuerdruck beaufschlagt, jedoch von den ausserhalb des von den Drosseln abgegrenzten Bereiches herrschenden Drücken unabhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckleitung (9) zwischen den Drosseln (7, 4) an diejenige Stelle angeschlossen ist, an der sich die kleinsten Drücke einstellen.