CH622629A5

CH622629A5 - Pneumatic regulating unit incorporating a pneumatic relay

Info

Publication number: CH622629A5
Application number: CH1573177A
Authority: CH
Inventors: Arturo Sangalli
Original assignee: Obsa Spa
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1981-04-15
Also published as: ES465495A1; FR2407506A1; DE7801642U1; DE2802456A1; GB1599380A; IT1088140B

Abstract

The unit incorporates a pneumatic relay and consists of two identical nozzles (7, 8), pneumatically in communication with the pneumatic relay of the said unit. The latter has two shutter plates (12a, 112a), one for each nozzle (7, 8), held in the position for shutting off the corresponding nozzle by elastically deformable spiral springs (13, 113) and a U-shaped element (16) mediumed by the said unit in a manner oscillating around an axis (16c) parallel to the said nozzles (7, 8) and acting on one or the other of the said plates (12a, 112a) in order to distance it from the respective nozzles. The said element (16) is moved angularly in one direction or in the opposite direction around the said axis (16c) by an actuator operating on the basis of the deviation between the actual value of the process and the desired, variable value. The unit tends to solve the problem of the passage from forward action to reverse action, with respect to the variation in the monitored quantity, without delay in the attaining of the exact value of the regulating signal. <IMAGE>

Description

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RIVENDICAZIONE Unità regolante pneumatica incorporante un relè pneumatico, per controllare una grandezza variabile in un processo operativo, caratterizzata dal fatto di comprendere due ugelli (7, 8) uguali, pneumaticamente in comunicazione con detto 5 relè (2) dell'unità stessa, due lamine otturatrici (12a, 112a) una per ciascun ugello, mantenute in posizione di otturazione del corrispondente ugello da rispettivi organi elasticamente deformabili (13, 113) ed un elemento (16) supportato da detta unità (1) in modo oscillante attorno ad un asse parallelo a detti io ugelli (7, 8) ed agente su una o sull'altra di dette lamine (12, 112a) per allontanarle dai rispettivi ugelli (7, 8) in contrasto a detti organi elasticamente molleggiati (13,113), detto elemento (16) essendo angolarmente spostato in un senso o nel senso opposto attorno a detto asse da un attuatore (20) che funziona 15 in base allo scostamento tra il valore effettivo del processo ed il valore desiderato e variabile. CLAIM Pneumatic regulating unit incorporating a pneumatic relay, to control a variable size in an operating process, characterized in that it comprises two equal nozzles (7, 8), pneumatically in communication with said 5 relay (2) of the unit itself, two laminae shutters (12a, 112a) one for each nozzle, kept in the obturation position of the corresponding nozzle by respective elastically deformable members (13, 113) and an element (16) supported by said unit (1) in an oscillating manner around a parallel axis to said nozzles (7, 8) and acting on one or the other of said plates (12, 112a) to move them away from the respective nozzles (7, 8) in contrast to said elastically springed members (13,113), said element (16 ) being angularly moved in one direction or in the opposite direction around said axis by an actuator (20) which functions 15 on the basis of the difference between the actual process value and the desired and variable value.

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La presente invenzione si riferisce ad una unità regolante pneumatica incorporante un relè pneumatico per controllare una grandezza variabile in un processo operativo. Più in particolare, l'invenzione concerne un regolatore pneumatico atto a consentire il controllo di una variabile mediante una regola- 25 zione programmata. The present invention relates to a pneumatic regulating unit incorporating a pneumatic relay for controlling a variable quantity in an operating process. More particularly, the invention relates to a pneumatic regulator adapted to allow the control of a variable by means of a programmed regulation.

È noto che per il controllo di una variabile di un processo operativo tramite un regolatore pneumatico, è spesso necessario che quest'ultimo consenta di effettuare variazioni di pressione del fluido di controllo nello stesso senso o in senso 30 inverso rispetto alla variazione della grandezza controllata (azione diretta o azione inversa). It is known that for the control of a variable of an operating process by means of a pneumatic regulator, it is often necessary that the latter allows to carry out pressure variations of the control fluid in the same direction or in the opposite direction 30 with respect to the variation of the controlled quantity ( direct action or reverse action).

Infatti, per esigenze di servizio, è frequentemente richiesto che l'azione di un regolatore pneumatico possa essere variata da azione diretta, vale a dire segnale in uscita aumentante con 35 l'aumentare della variabile controllata, ad azione inversa vale a dire segnale in uscita aumentante col diminuire della variabile controllata. Fino ad ora questa variazione è ottenuta mediante intervento manuale sul regolatore, oppure meccanicamente, oppure ancora mediante uso di un invertitore pneuma- 40 tico. Quest'ultima modalità (uso di invertitore pneumatico) è l'unica che si presta ad una regolazione a programma oppure completamente automatizzata. Tuttavia relativamente all'impiego di un invertitore pneumatico per la desiderata variazione dell'azione del regolatore pneumatico, si può constatare 45 un inconveniente tecnico non trascurabile, fino ad ora non superato e costituito dal fatto che al momento dell'inversione si verifica inevitabilmente un consistente ritardo nel raggiungimento del valore esatto del segnale di uscita, ritardo che implica un periodo di funzionamento incontrollato durante il ^ quale l'unità regolante può agire, e molto spesso agisce, in modo del tutto opposto alla funzione per la quale è stata prescelta. In fact, for service needs, it is frequently required that the action of a pneumatic regulator can be varied from direct action, i.e. output signal increasing with 35 as the controlled variable increases, reverse action i.e. output signal increasing as the controlled variable decreases. Up to now this variation has been obtained by manual intervention on the regulator, or mechanically, or again by the use of a pneumatic inverter. The latter mode (use of pneumatic inverter) is the only one that lends itself to program or fully automatic regulation. However, with regard to the use of a pneumatic inverter for the desired variation of the action of the pneumatic regulator, it is possible to note 45 a not negligible technical drawback, hitherto not overcome and consisting in the fact that at the moment of the inversion there inevitably occurs a substantial delay in reaching the exact value of the output signal, delay that implies an uncontrolled period of operation during which the regulating unit can act, and very often acts, in a completely opposite way to the function for which it was chosen.

Il problema che sta alla base di questa invenzione è quello di mettere a disposizione una unità regolante pneumatica 55 avente caratteristiche strutturali tali per cui la suddetta variazione da azione diretta ad azione inversa, possa essere eseguita e senza incorrere nell'inconveniente più sopra citato con riferimento alla tecnica nota, e ciò, in particolare, sulla base di un programma prefissato. 60 The problem underlying this invention is that of making available a pneumatic regulating unit 55 having structural characteristics such that the aforesaid variation from direct action to reverse action can be performed and without incurring the above mentioned drawback with reference to the prior art, and this, in particular, on the basis of a predetermined program. 60

Questo problema viene risolto secondo l'invenzione per il fatto che detta unità regolante pneumatica comprende due ugelli uguali, pneumaticamente in comunicazione con il relè pneumatico dell'unità stessa, due lamine otturatrici, una per ciascun ugello, mantenute in posizione di otturazione del cor- 65 rispondente ugello da rispettivi organi elasticamente deformabili ed un elemento supportato da detta unità in modo oscillante attorno ad un asse parallelo a detti ugelli ed agente su una o sull'altra di dette lamine per allontanarle dai rispettivi ugelli in contrasto a detti organi elasticamente molleggiati, detto elemento essendo angolarmente spostato in un senso o nel senso opposto attorno a detto asse da un attuatore funzionante in base allo scostamento tra il valore effettivo di processo ed il valore desiderato e variabile. This problem is solved according to the invention by the fact that said pneumatic regulating unit comprises two equal nozzles, pneumatically in communication with the pneumatic relay of the unit itself, two shutter plates, one for each nozzle, kept in the position of obturation of the body. 65 responding nozzle from respective elastically deformable members and an element supported by said unit oscillatingly about an axis parallel to said nozzles and acting on one or the other of said laminae to move them away from the respective nozzles in contrast to said elastically springed members, said element being angularly moved in one direction or in the opposite direction around said axis by an actuator operating on the basis of the deviation between the actual process value and the desired and variable value.

Di detti due ugelli con rispettive lamine otturatrici, un primo ugello è destinato al funzionamento con azione diretta, il secondo al funzionamento con azione inversa. In una condizione di riposo, il suddetto elemento oscillante è fermo tra le lamine otturatrici mantenute in posizione di chiusura dei rispettivi ugelli. Quando è richiesto un funzionamento con azione diretta, l'elemento oscillante è angolarmente spostato verso la lamina otturatrice del primo ugello e, quando agisce su di essa, determina l'apertura controllata di detto primo ugello, mentre il secondo ugello è mantenuto chiuso. Quando è richiesto un funzionamento con azione inversa, l'elemento oscillante è angolarmente spostato verso la lamina otturatrice del secondo ugello, determinandone l'apertura controllata, mentre il primo ugello è mantenuto chiuso. Of these two nozzles with respective shutter sheets, a first nozzle is intended for direct action operation, the second for reverse action operation. In a rest condition, the aforementioned oscillating element is stationary between the shutter sheets kept in the closed position of the respective nozzles. When operation with direct action is required, the oscillating element is angularly moved towards the shutter foil of the first nozzle and, when it acts on it, determines the controlled opening of said first nozzle, while the second nozzle is kept closed. When reverse operation is required, the oscillating element is angularly displaced towards the obturator plate of the second nozzle, determining its controlled opening, while the first nozzle is kept closed.

Di conseguenza, ima richiesta variazione di funzionamento da azione diretta ad azione inversa può essere eseguita in modo estremamente rapido e tramite un semplice spostamento angolare di un elemento oscillante. Inoltre, poiché detto elemento oscillante è azionato dal suddetto attuatore a sua volta funzionante sulla base di un prefissato programma, in un tale programma può essere previsto il comando per effettuare la richiesta variazione da azione diretta a inversa. Consequently, a required variation of operation from direct action to reverse action can be performed extremely quickly and by means of a simple angular movement of an oscillating element. Furthermore, since said oscillating element is actuated by the aforesaid actuator which in turn operates on the basis of a predetermined program, in such a program the command can be provided for carrying out the requested variation from direct to reverse action.

Le suddette caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva di una unità regolante pneumatica secondo il trovato, fatta qui di seguito con riferimento ai disegni allegati in cui: The above characteristics and the advantages of the invention will become clearer from the detailed description of a preferred but not exclusive embodiment of a pneumatic regulating unit according to the invention, made hereinafter with reference to the attached drawings in which:

la fig. 1 rappresenta prospetticamente detta unità regolante pneumatica e, fig. 1 is a perspective view of said pneumatic regulating unit and,

le figg. 2,3 rappresentano in vista dall'alto e frontalmente un particolare costruttivo della stessa unità. figs. 2.3 represent a top and front view of a construction detail of the same unit.

Con riferimento alle suddette figure, con 1 è globalmente indicata una unità regolante pneumatica, (regolatore pneumatico) secondo il trovato, utilizzata per il controllo di una variabile in processi operativi. Con 2 è indicato il corpo del relè pneumatico di cui detta unità regolante è convenzionalmente attrezzata, il quale corpo ha parete posteriore 2a prolungata verso l'alto per supportare una piastra 3 essenzialmente a mensola sovrastante detto corpo 2 ed in prefissata relazione distanziata da esso. In corrispondenza della parete frontale di detta unità regolante 1, a detta piastra 3 è fissato, con mezzi convenzionali rimovibili, ad esempio viti 4,5, un supporto piastriforme 6 sagomato essenzialmente a ponte. Questo supporto 6 sostiene rigidamente ed in una sua posizione centrale, due ugelli 7, 8 di tipo convenzionale, i quali ugelli si estendono parallelamente, in reciproca relazione distanziata, verso detta parete posteriore 2a. With reference to the aforesaid figures, the reference numeral 1 indicates a pneumatic regulating unit, (pneumatic regulator) according to the invention, used for the control of a variable in operating processes. 2 indicates the body of the pneumatic relay with which said regulating unit is conventionally equipped, which body has rear wall 2a prolonged upwards to support a plate 3 essentially with a shelf above said body 2 and in a predetermined relationship spaced therefrom. In correspondence with the front wall of said regulating unit 1, to said plate 3 is fixed, with removable conventional means, for example screws 4,5, a plate-shaped support 6 essentially shaped like a bridge. This support 6 rigidly supports and in a central position thereof, two nozzles 7, 8 of the conventional type, which nozzles extend parallel, in mutual spaced relationship, towards said rear wall 2a.

Ciascuno di detti ugelli 7,8 è attrezzato con un rispettivo raccordo 7a, 8 a per il collegamento pneumatico in modo convenzionale con detto relè pneumatico 2. Each of said nozzles 7,8 is equipped with a respective fitting 7a, 8a for the pneumatic connection in a conventional way with said pneumatic relay 2.

Al supporto piastriforme 6 e lateralmente agli ugelli 7, 8, sono fissati due cavallotti 9,10 uguali, sagomati ad U con ali 9a, 9b e 10a, 10b parallele agli assi di detti ugelli 7, 8. To the plate-like support 6 and laterally to the nozzles 7, 8, two equal U-shaped U-shaped braces 9,10 are fixed with wings 9a, 9b and 10a, 10b parallel to the axes of said nozzles 7, 8.

Tra le ali 9a, 9b del cavallotto 9 è girevolmente supportato un perno 11 ad asse perpendicolare all'asse del rispettivo ugello 7, sul quale perno è centralmente fissata una lamina a squadra 12. Detto perno 11 è assoggettato all'azione elastica di una molla a spirale 13. L'azione elastica di questa molla è tale per cui il braccio 12a della lamina a squadra 12 chiude l'ugello 7. Nell'estremità libera dell'altro braccio 12b di detta lamina a squadra 12 è impegnato uno stelo filettato 14, perpendicolare Between the wings 9a, 9b of the jumper 9 a pin 11 is rotatably supported with an axis perpendicular to the axis of the respective nozzle 7, on which a square plate 12 is centrally fixed. Said pin 11 is subjected to the elastic action of a spring spiral 13. The elastic action of this spring is such that the arm 12a of the square plate 12 closes the nozzle 7. A threaded rod 14 is engaged in the free end of the other arm 12b of said square plate 12 , perpendicular

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al braccio 12b e portante un riscontro 15 essenzialmente a disco. to the arm 12b and carrying an abutment 15 essentially disk.

La posizione distanziata di detto riscontro a disco dal braccio 12b è registrabile mediante avvitamento dello stelo filettato 14 che lo supporta. The spaced position of said disk striker from the arm 12b is adjustable by screwing the threaded rod 14 which supports it.

In modo del tutto analogo a quello descritto con riferimento al cavallotto 9, il cavallotto 10 supporta un perno 111 assoggettato all'azione di una molla a spirale 113 e sul quale è montata una lamina a squadra 112. Il braccio 112a di detta lamina a squadra è normalmente mantenuto in posizione di otturazione dell'ugello 8 dall'azione di detta molla di ottura-mentre il braccio 112b supporta, tramite stelo filettato 114, un riscontro a disco 115. In a similar way to that described with reference to the jumper 9, the jumper 10 supports a pin 111 subjected to the action of a spiral spring 113 and on which a square plate 112 is mounted. The arm 112a of said square plate it is normally kept in the obturation position of the nozzle 8 by the action of said obturation spring-while the arm 112b supports, by means of a threaded stem 114, a disk abutment 115.

Con 16 è indicato un elemento ad U ad ali 16a, 16b parallele, il quale elemento è imperniato ad un supporto 17 della unità regolante di questo trovato. L'asse di imperniamento 16c attorno al quale detto elemento 16 può essere angolarmente spostato, nel modo più avanti precisato, in un senso o nel senso opposto, è esteso parallelamente agli assi degli ugelli 7, 8 in una posizione intermedia a detti ugelli. All'ala anteriore 16b dell'elemento 16 è fissata a sbalzo una spina 18 la cui estremità libera 19, sagomata a sfera, risulta posizionata tra i riscontri a disco 15, 115 precedentemente citati. A spostamenti angolari in un senso o nell'altro di detto elemento 16 attorno al rispettivo asse di imperniamento corrispondono spostamenti di detta estremità a sfera 19, in un senso o nell'altro, lungo un arco di cerchio concentrico a detto asse. 16 indicates a U-shaped element with parallel wings 16a, 16b, which element is pivoted to a support 17 of the regulating unit of this invention. The pivot axis 16c around which said element 16 can be angularly moved, in the way specified further on, in one direction or in the opposite direction, is extended parallel to the axes of the nozzles 7, 8 in an intermediate position to said nozzles. To the front wing 16b of the element 16 is a cantilevered pin 18 whose free end 19, shaped like a sphere, is positioned between the disk abutments 15, 115 mentioned above. Angular displacements in one direction or another of said element 16 around the respective pivot axis correspond to displacements of said sphere end 19, in one direction or the other, along an arc of a circle concentric with said axis.

Al fine di posizionare correttamente l'estremità a sfera 19 della spina 18 tra i riscontri a disco 15 e 115, il supporto 17, al quale è imperniato l'elemento ad U 16, è regolabile in posizione. In order to correctly position the ball end 19 of the pin 18 between the disk strikers 15 and 115, the support 17, to which the U-shaped element 16 is pivoted, is adjustable in position.

s Tale supporto 17 è infatti montato girevole sul perno 117 .sostenuto dalle estremità ripiegate 118 e 119 della basetta 120 sostenuta dalla colonnina 121. s This support 17 is in fact mounted rotatably on the pin 117 supported by the folded ends 118 and 119 of the base 120 supported by the column 121.

Una vite di regolazione 122, impegnata con il supporto 17 mediante un manicotto 123 (fig. 3) ed impegnata con l'estre-io mità non visibile contro un sottostante piano fisso 124 (fig. 3) consente lo spostamento angolare del supporto 17 rispetto al perno 117 e quindi il sollevamento ed abbassamento dell'asse 16c di imperniamento dell'elemento ad U, 16. An adjustment screw 122, engaged with the support 17 by means of a sleeve 123 (fig. 3) and engaged with the end not visible against an underlying fixed plane 124 (fig. 3) allows the angular displacement of the support 17 with respect to the pin 117 and then the raising and lowering of the pivot axis 16c of the U-shaped element 16.

L'ala 16a dell'elemento 16 ad U, è assoggettata all'azione 15 di un attuatore schematizzato in 20 che funziona in base allo scostamento tra il valore effettivo del processo ed il valore desiderato e variabile secondo un programma prefissato. The wing 16a of the U-shaped element 16 is subjected to the action 15 of an actuator schematically shown in 20 which functions on the basis of the difference between the actual process value and the desired and variable value according to a predetermined program.

Sulla base di un tale programma, ovviamente stabilito in 20 accordo con le esigenze di un processo operativo del quale si intende controllare una grandezza variabile mediante uso dell'unità regolante pneumatica di questo trovato, a spostamenti angolari in un senso o in un senso opposto dell'elemento 16 attorno al proprio asse di imperniamento, corrispondono la 25 apertura dell'ugello 7 o dell'ugello 8 con conseguente immediata variazione dell'azione del regolatore pneumatico più sopra descritto. On the basis of such a program, obviously established in 20 according to the requirements of an operating process of which it is intended to control a variable quantity by use of the pneumatic regulating unit of this invention, with angular displacements in one direction or in the opposite direction of the the element 16 around its pivot axis corresponds to the opening 25 of the nozzle 7 or the nozzle 8 with consequent immediate variation of the action of the pneumatic regulator described above.

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2 fogli disegni 2 drawings sheets