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Pneumatische Regeleinrichtung mit Hand-Automatik-Umschalter Regeleinrichtungen,
insbesondere solche der Verfahrenstechnik, sind gewöhnlich mit einer Hand-Automatik-Umschaltung
ausgerüstet, damit bei unvorhergesehenen Betriebslagen, insbesondere Störungsfällen,
der Regler abgeschaltet und die Stellglieder von Hand betätigt werden können. Bei
pneumatischen Regeleinrichtungen wird der Stehdruck für das Stellglied mit Hilfe
eines sogenannten Handstelldruckgebers erzeugt. Damit der Übergang von der einen
Betriebslage in die andere stoßfrei erfolgt, muß bei Umschaltung auf Handbetrieb
der Stehdruck des Handstelldruckgebers auf den vorhandenen Stelldruck des Reglers
eingestellt werden. Beim Zurückschalten auf automatischen Betrieb muß umgekehrt
der Stelldruck des Reglers mit Hilfe des Sollwertgebers auf den Stelldruck des Handstelldruckgebers
gebracht werden. Zum Vergleich der Stelldrucke dienen gewöhnlich Doppelmanometer,
deren Skalen übereinanderliegen, und der Abgleich wird so durchgeführt, daß die
Zeiger beider Manometer übereinanderstehen. Nun stellt die für den Abgleich notwendige
Zeit vielfach eine unerwünschte Verzögerung dar. Daher wird bei einer bekannten
Regeleinrichtung nach der Umschaltung von Automatik- auf Handbetrieb der Stehdruck
des Reglers automatisch mit dem Stehdruck des Handstelldruckgebers verglichen und
von der Differenz dieser Drucke eine Nachlaufeinrichtung gesteuert, welche derart
auf den Regler einwirkt, daß dieser den gleichen Stelldruck abgibt wie der Handstelldruckgeber.
Es kann dann zu einer beliebigen Zeit auf den automatischen Betrieb zurückgeschaltet
werden.
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Soll dagegen z. B. im Falle einer Betriebsstörung das Stellglied nicht
mehr von dem Regler, sondern von Hand gesteuert werden, so muß vor der Umschaltung
zunächst der oben beschriebene Abgleich durchgeführt, d. h. der Stelldruck des Handstelldruckgebers
auf den Stehdruck des Reglers gebracht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
auch diesen Abgleich selbsttätig durchzuführen. Hierzu ist gemäß der Erfindung der
Hand-Automatik-Umschalter als Getriebeumschalter ausgebildet, der in der Stellung
>Hand« den Trieb der Nach-Laufeinrichtung mit dem Sollwertgeber des Reglers und
in der Stellung »Automatik« mit dem Handstelldruckgeber kuppelt.
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Als Nachlaufeinrichtung können elektrische oder pneumatische Stellglieder
verwendet werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung
näher erläutert, für die eine rein schematische Darstellungsweise gewählt ist. Nach
F i g. 1 wird dabei eine elektrische Nachlaufeinrichtung und nach F i g. 2 eine
pneumatische Nachlaufeinrichtung verwendet. F i g. 3 zeigt einen pneumatischen Verstärker,
der in Verbindung mit der Ausführung nach F i g. 2 eingeschaltet werden kann, wenn
die Luftleistung des Handstelldruckgebers nicht ausreicht, um die Nachlaufeinrichtung
unmittelbar zu versorgen. F i g. 4 stellt eine mögliche Ausbildungsform des Düsenprallplattensystems
des Verstärkers nach F i g. 3 dar, die die Eigenschaft hat, in der Ruhelage keine
Luft zu verbrauchen.
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Nach F i g. 1 ist mit 1 eine Regelstrecke bezeichnet, deren Regelgröße
in einem Meßwertgeber 2 gemessen und im pneumatischen Regler 3 mit dem an einem
Sollwertgeber 5 eingestellten Druckwert 4 verglichen wird, der dem Sollwert der
Regelgröße entspricht. Der Regler 3 liefert im Ausgang einen Stelldruck 6, der über
den Umschalter 7 in dessen gestrichelt eingezeichneter Stellung auf das Membranventil8
in der Regelstrecke übertragen wird. Steht der Umschalter 7 in der gezeichneten
Lage, so wirkt der vom Handstelldruckgeber 10 am Einstellknopf
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eingestellte Stelldruck 12 über den Umschalter auf das Membranventil8.
Die bisher beschriebene Einrichtung stellt die übliche Ausbildung eines Hand-Automatik-Umschalters
dar.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird nun der Reglerstelldruck 6 über
die Leitung 13 und der Handstelldruck 12 über die Leitung 14 mit der Kammer 15 bzw.
17 eines Membranschalters 18 verbunden. Die Membran 16 dieses Schalters betätigt
den Schalter 19 des Motors 21 der Nachlaufeinrichtung, wenn der Druck in der Kammer
17 überwiegt. Überwiegt dagegen der Druck in der - Kammer 15 des Membranschalters,
so wird der Schalter 20 betätigt, und der Motor 21 läuft im umgekehrten Drehsinn.
Der Motor 21 treibt nun über ein nur schematisch
dargestelltes
Getriebe ein Kupplungsrad 22,
dessen Achse 23 in einer Gabel
24 derart gelagert ist, daß diese Gabel mit einem Hebel 26 um die
Antriebsachse 25 des Motors 21 geschwenkt werden kann. Der Hebel 26 ist mit dem
Umschalthahn 7 für die Stelldrucke mechanisch verbunden, derart, daß in der Stellung
»Hand« das Kupplungsrad 22 mit einem auf der Achse des Sollwertgebers 5 befestigten
Rad 27 gekuppelt ist. Die beiden Räder 22 und 27 können als Reibräder, Zahnräder
oder auch als Schnecke und Schneckenrad ausgebildet sein. Auch andere bekannte Reibungskupplungen
oder Umschaltgetriebe lassen sich verwenden. In der Stellung »Automatik«, wenn der
Stelldruck des Reglers über den Umschalthahn 7 mit dem Membranventil 8 verbunden
ist, wird das Kupplungsrad 22 mit einem auf der Achse des Handstelldruckgebers 10
befestigten Rad 28 gekuppelt.
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In der gezeichneten Stellung des Umschalthahns 7 und der Kupplung
22 bis 26 wird das Stellglied 8 mit dem Handstelldruckgeber 10 am Einstellknopf
11 verstellt, und gleichzeitig wird der Stehdruck des Gebers 10 über die Leitung
14 mit dem Stelldruck 13 des Reglers im Membranschalter 18 verglichen. Stimmen beide
Werte nicht überein, so wird der Schalter 19 oder 20 ansprechen, und der Motor 21,
der das Kupplungsrad 22 antreibt, über das am Rad 22 anliegende Rad 27 des Sollwertgebers
5 den dem Sollwert des Reglers entsprechenden Druck so lange verstellen, bis der
Stelldruck 6 des Reglers mit dem am Geber 10 eingestellten Stelldruck übereinstimmt.
Es kann somit jederzeit stoßfrei auf die Stellung »Automatik« umgeschaltet werden.
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In dieser Stellung wiederum wird der Stehdruck des Reglers auf das
Membranventil 8 geschaltet und das Kupplungsrad 22 mit dem Rad 28 des Handstelldruckgebers
10 gekuppelt. Jetzt wird der Stelldruck 12 des Handstelldruckgebers dem Reglerstelldruck
nachgeführt, so daß wiederum jederzeit stoßfrei auf die Stellung »Hand« zurückgeschaltet
werden kann.
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In der schematischen Darstellung nach F i g. 2 sind mit Ausnahme der
Elemente 15 bis 21 die gleichen Einrichtungen verwendet und mit denselben Bezugszeichen
versehen. Der Stelldruck 6 des Reglers wird jedoch jetzt über eine Leitung 13 einer
Ausströmdüse 29 und der Stelldruck 12 des Stelldruckgebers 10 über die Leitung
14 einer Ausströmdüse 30 zugeführt. Die beiden Düsen 29 und
30 wirken in entgegengesetztem Drehsinn auf die Schaufeln des Laufrades 31
einer Luftturbine. Stimmt der Druck in der Düse 29 mit dem in der Düse 30 überein,
so wirkt auf das Laufrad 31 der Turbine das gleiche Drehmoment in entgegengesetzter
Richtung, so daß die Turbine in der Ruhelage verbleibt. Das Laufrad 31 treibt über
die Achse 25 ein nicht näher dargestelltes Getriebe und, wie im Beispiel der F i
g.1, das Kupplungsrad 22 an.
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Die Wirkungsweise stimmt mit der in F i g. 1 angegebenen überein.
In der gezeichneten Stellung, wenn der Druck des Handstelldruckgebers 10 auf das
Membranventil 8 wirkt, ist das Kupplungsrad 22
mit dem Rad 27 des Sollwertgebers
5 des Reglers 3 gekuppelt und bei einer Abweichung des Reglerstelldruckes vom Druck
des Stelldruckgebers 10 überwiegt der Druck in der Ausströmdüse 29 oder 30, das
Laufrad 31 wird in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben und verstellt
über das Kupplungsrad 22 den Sollwert des Reglers, bis dessen Stelldruck mit dem
Stelldruck des Gebers 10
übereinstimmt. Jetzt sind wieder die Drücke in den
Düsen 29 und 30 einander gleich und das Laufrad 31 bleibt stehen.
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Wenn die Luftleistung des Handstelldruckgebers nicht ausreicht, um
die Ausströmdüse 30 zu versorgen, kann beispielsweise der in F i g. 3 dargestellte
pneumatische Verstärker eingeschaltet werden. Dieser Verstärker wirkt als pneumatischer
Schalter ähnlich wie der Membranschalter in F i g. 1. Die Leitung 13, die den Reglerstelldruck
führt, wird an den Rohrstutzen 43, die Leitung 14, die den Stehdruck des Gebers
10 führt, an den Rohrstutzen 44 im unteren Teil des Gehäuses 33 angeschlossen. Innerhalb
des Gehäuses sind die Bälge 34, 35 und 36 so angeordnet, daß sie gegeneinander auf
eine gemeinsame Zwischenwand 39 wirken, die gleichzeitig als Prallplatte zur Aussteuerung
der Düsen 37 und 38 dient. Dem Innenraum des Balges 35 wird über den Anschluß 32
Zuluft aus der pneumatischen Druckversorgung zugeführt, die über eine Bohrung
40 in der Zwischenwand 39 auch in den Innenraum des Balges 36 gelangen kann.
Die Düse 37 ist mit der Ausströmdüse 29 und die Düse 38 mit der Ausströmdüse
30 am Laufrad 31 der Turbine verbunden. Der Stelldruck des Reglers
wirkt über den Anschluß 43 auf die ringförmige Fläche der Zwischenwand 39 zwischen
den Bälgen 34 und 35, während der Stelldruck des Handstelldruckgebers 10 über den
Anschluß 44 auf eine gegenüberliegende gleiche Ringfläche der Zwischenwand 39 wirkt.
Stimmen beide Drucke überein, so steht die Wand 39 in der Mitte zwischen den Düsen
37 und 38, so daß die gleiche Luftmenge in die Düsen 37 und 38 eintritt und zu den
Ausströmdüsen 29, 30 gelangt. In beiden Düsen stellt sich derselbe Luftdruck ein.
Nähert sich dagegen die Zwischenwand 39 beispielsweise der Düse 38, so ist vor der
Mündung dieser Düse ein größerer Strömungswiderstand vorhanden als vor der Mündung
der Düse 37, so daß in die Düse 38 weniger Luft eintritt und dort ein geringerer
Druck als in der Düse 37 herrscht. Der gleiche Druckunterschied stellt sich auch
in den Düsen 29 und 30 ein, und das Laufrad der Luftturbine wird angetrieben.
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Die als Prallplatte wirkende Zwischenwand 39 kann nach F i g. 4 mit
einer Prallplattenanordnung versehen werden, die in der Mittelstellung der Zwischenwand
39 beide Düsen 37 und 38 abschließt, so daß keine Luft verbraucht wird. Hierzu sind
nach F i g. 4 auf die Zwischenwand 39 Prallplatten 41, 42 aufgesetzt, die nach außen
federn. Der Federweg wird durch Anschläge 45 und 46 begrenzt. Der Abstand der Düsen
37 und 38 von der Zwischenwand 39 wird so eingestellt, daß in deren Mittelstellung
die Prallplatten 41,42 gerade die Öffnungen der Düsen 37, 38 verschließen.