DE1145842B - Differenzdruckmesswerk fuer pneumatische Regler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 55458 IXb/42 r

ANMELDETAG: 8. OKTOBER 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 21. MÄRZ 1963

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differenzdruckmeßwerk für pneumatische Regler, wie es z. B. für eine nachgebende und gegebenenfalls auch verzögerte Rückführung (PI-Regler bzw. PID-Regler) benötigt wird.

Es ist bekannt, das Rückführglied solcher Regler in Form eines innen und außen druckbeaufschlagten Metallfederbalges auszubilden, der in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist. Die Meßwerkausschläge dieses Federbalges werden von dem beweglichen Balgboden mittels eines an letzterem angreifenden Gestänges aus dem abgeschlossenen Gehäuseraum nach außen übertragen, wobei das Gestänge durch eine Wandung des Gehäuses hindurchgeführt werden muß. Die Abdichtung der Gestängedurchführung erfolgt hierbei z. B. durch eine in die Gehäusewandung eingesetzte Membran oder Biegeplatte. Eine solche Durchführung ergibt zwar eine vollkommene Abdichtung, kann aber nur seitlich aus dem Gehäuse herausgeführt werden und ist verhältnismäßig teuer. Man verwendet daher statt dessen häufig zwei einander gegenüberliegende, gleich große Metallfederbälge, die zusammen auf einen zwischen ihnen angeordneten Hebel wirken. Abgesehen von dem größeren Platzbedarf und dem höheren Aufwand können bei dieser Ausführung Unterschiede zwischen den beaufschlagten Balgflächen vorkommen, die sich ungünstig auswirken.

Es sind auch Gestängedurchführungen bei Differenzdruckmeßwerken bekannt, bei denen ein Stößel durch einen Federbalg nach außen geführt und abgedichtet ist. Ferner ist es bereits bekannt, bei der Abdichtung eines Stößels durch ein Federrohr auf der anderen Seite der Stößeldurchführung ein weiteres, flächengleiches Federrohr anzuordnen, um den Einfluß des statischen Druckes zu kompensieren.

Da es bei Rückführungen an pneumatischen Reglern besonders darauf ankommt, große Genauigkeit mit hoher Empfindlichkeit zu vereinigen, kommt auch die an sich bekannte Durchführung einer mit dem beweglichen Balgboden verbundenen stößelartigen Balgstange durch eine in der Bodenplatte des Balggehäuses angeordnete Stopfbuchse praktisch nicht in Frage. Die Erfindung bezweckt daher, die Mängel der bisher bekannten Differenzdruckmeßwerke zu beseitigen und eine bessere Lösung der hierbei gestellten Aufgabe zu offenbaren.

Die Erfindung geht von der Verwendung eines in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten Federbalges aus, der von einem Gehäuse umgeben und beiderseits druckbeaufschlagt ist und dessen beweglicher Boden einen aus dem Gehäuse hinausgeführten Differenzdruckmeßwerk
für pneumatische Regler

Anmelder:

Samson Apparatebau Aktien-Gesellschaft,
Frankfurt/M., Schielestr. 7-13 .

Gerhard Klee, Frankfurt/M.-Ginnheim,
ist als Erfinder genannt worden

Stößel steuert. Erfindungsgemäß ist in dem Gehäuse des Differenzdruckmeßwerkes ein gegenüber dem Gehäuse abgedichtetes, quer zur Hubrichtung des Stößels bewegliches Durchführungsstück vorgesehen, dessen Bohrung der Stößel mit geringem Spiel durchgreift. Die querbewegliche Anordnung des Durchführungsstückes kann einfach mit Hilfe eines flexiblen Schlauches aus Gummi od. dgl. bewirkt werden, dessen eines Ende auf einem Nippel der den Federbalg tragenden Gehäuseplatte sitzt und in dessen anderes Ende das Durchführungsstück eingesetzt ist. Der Stößel kann mit seinem einen Ende in einem an der Innenseite des beweglichen Balgbodens angeordneten Spurlager ruhen, während sein anderes Ende außerhalb des Balggehäuses in einem entsprechenden Spurlager ruht, welches z.B. an dem zu den Eingangsgliedern des Reglers führenden Hebelarm oder an einer kippbaren Platte od. dgl. vorgesehen ist.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt ergibt sich zunächst daraus, daß eine zu starken Reibungen Anlaß gebende Stopfbuchse vermieden wird, weil der Stößel frei und unbehindert durch die Durchführung hindurchragt, deren Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Stößels ist. Der hierdurch entstehende Leckverlust an Druckmittel wird bewußt in Kauf genommen. Er ist bei der Rückführung eine PI-Reglers praktisch unschädlich, weil er ohne weiteres durch den Kraftschalter oder den Verstärker des Reglers gedeckt werden kann. Dies kann man ohne Schwierigkeiten erreichen, indem man den Kraftschalter bzw. den Verstärker so auslegt, daß der maximale Ausgangsdruck trotz dieses Leckverlustes erzeugt werden kann.

Durch die querbewegliche Anordnung der Durchführung wird außerdem der Vorteil erzielt, daß die Drossel den durch Spurlagerung des Stößels beding-

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ten, bei Balgausschlägen auftretenden Querbewegengen des Stößels folgen kann, ohne daß merkliche Reibungskräfte auftreten.

Der Stößel wird zweckmäßig möglichst dünn gehalten, um eine etwaige Fehlentlastung des Balges durch verschiedene Größen der innen bzw. außen beaufschlagten Wirkflächen des Balges zu vermeiden. Da man die Flächenverhältnisse zwischen Stößel und Balgboden ohne weiteres im Verhältnis von 1:500 bis 1:1000 halten kann, kann die Fläche des Stößels meist gänzlich vernachlässigt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einer Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Schnitt das Rückführungsmeßwerk eines pneumatischen PI-Reglers.

Das Meßwerk ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, welches durch eine Platte 2 abgeschlossen ist. Im Inneren 3 des Gehäuses 1 befindet sich ein abgedichtet an der Gehäuseplatte 2 befestigter Metallfederbalg 4 mit einem beweglichen Balgboden 5. Der ao Federbalg 4 umschließt zusammen mit dem Balgboden 5 und dem entsprechenden Teil der Gehäuseplatte 2 den Balginnenraum 6. Eine Druckmittelleitung? führt in den Gehäuseraum 3 und bewirkt eine Beaufschlagung des Balges 4, 5 von außen, während eine Druckmittelleitung 8 in den Balginnenraum 6 führt und denselben zwecks Innenbeaufschlagung des Balges 4, 5 mit Druckmittel speist.

Die Ausschlagbewegungen des beweglichen Balgbodens 5 werden mittels eines dünnen Stößels 9 nach außen übertragen. Der Stößel 9 ruht einerseits in einem am Balgboden 5 vorgesehenen Spurlager 10 und stützt sich mit seinem nach außen ragenden Ende in einem Spurlager 11 ab, welches beispielsweise an dem Hebelarm 12 eines Winkelhebels 12, 13 angebracht ist, der in einem Gelenkpunkt 14 drehbar gelagert ist.

In eine zentrale Durchbrechung der Gehäuseplatte 2 ist ein Nippel 15 eingesetzt, durch dessen Bohrung 16 der Stößel 9 hindurchragt. Die Bohrung 16 ist so weit gehalten, daß der Stößel 9 auch bei seinen größten möglichen Querbewegungen nicht an die Innenwandung der Bohrung 16 stößt. An dem in das Balginnere 6 ragenden Ende des Nippels 15 ist ein biegsamer Schlauch 19 aus Gummi oder sonstigem elastischem Material befestigt. In das freie Ende des Schlauches 19 ist ein Durchführungsstück 17 eingesetzt, dessen Bohrung 18 etwas größer als der Außendurchmesser des Stößels 9 ist, derart, daß zwischen der Innenwandung der Bohrung 18 und der Außenwandung des Stößels 9 ein Drosselspalt verbleibt, der den Stößel 9 umgibt.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Rückführgerätes ist nach dem Vorangegangenen ohne weiteres verständlich. Wenn der bewegliche Balgboden 5 unter der Wirkung des auf ihn ausgeübten Differenzdruckes Ausschlagbewegungen ausführt, bewegt sich der Stößel zwar im wesentlichen in axialer Richtung durch die Bohrung 18 und die Nippelbohrung 16, kann aber dabei infolge seiner Spurlagerungen am beweglichen Balgboden 5 und am Übertragungshebel 12 auch Querbewegungen ausführen. Diese Querbewegungen können aber nicht zu Zwangskräften und Reibungen in dem Durchfuhrungsstück 17 führen, weil letzteres infolge seiner flexiblen Lagerung den Querbewegungen des Stößels leicht nachgeben kann. Auf diese Weise wird der Stößel 9 praktisch reibungsfrei aus dem Balginneren 6 ins Freie durchgeführt, wobei er die Rückführung des Federbalges 4 auf den Winkelhebel 12, 13 überträgt. In der Zeichnung bedeutet X_w die Regelabweichung, welche sich zusammensetzt aus X_n, = X — w . X ist die Regelgröße und w die Führungsgröße, d. h., wenn eine Regelabweichung vorhanden ist, wird der Winkelhebel 12, 13 bewegt. Dadurch wird eine Druckänderung der Stellgröße ν erreicht. Zur Steuerung des Luftdruckes dient eine Auslaßdüse 21 mit Vordrossel 20. Die eingezeichnete Drossel 22 ist verstellbar und stellt die I-Drossel dar.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungbeispiel. Das Differenzdruckmeßwerk nach der Erfindung kann z. B. als Eingangsglied eines Reglers Anwendung finden, bei dem der den Istwert darstellende Luftdruck durch einen Fernsteller erzeugt wird.

Claims (3)

PATENTANSPRUCHS:

1. Differenzdruckmeßwerk für pneumatische Regler mit einem Federbalg, der von einem Gehäuse umgeben und beiderseits druckbeaufschlagt ist und dessen beweglicher Boden einen aus dem Gehäuse hinausgeführten Stößel steuert, gekenn zeichnet durch ein gegenüber dem Gehäuse (S., 2) abgedichtetes, quer zur Hubrichtung des Stößels (9) bewegliches Durchführungsstück (17)₃ dessen Bohrung (18) der Stößel mit geringem Spiel durchgreift.

2. Differenzdruckmeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchführungsstück (17) in das freie Ende eines flexiblen Schlauches (19) aus Gummi od. dgl. eingesetzt ist, dessen anderes Ende auf einem Nippel (15) der Platte (2) des Gehäuses (1, 2) sitzt.

3. Differenzdruckmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (9) an dem beweglichen Balgboden (5) und an dem Übertragungsglied (12) in Spurlagern (10 bzw. 11) gehalten ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 899 286, 905 682;
französische Patentschrift Nr. 1 018 677;
Oppelt, Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge, Weinheim, 1954, S. 58.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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