DE1523496A1 - Electropneumatic converter - Google Patents
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- DE1523496A1 DE1523496A1 DE19661523496 DE1523496A DE1523496A1 DE 1523496 A1 DE1523496 A1 DE 1523496A1 DE 19661523496 DE19661523496 DE 19661523496 DE 1523496 A DE1523496 A DE 1523496A DE 1523496 A1 DE1523496 A1 DE 1523496A1
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektropneumatisehen Wandler. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektropneumatiache Wandler zur Verwendung in elektrischen Regelschleifen, in denen das letzte Regelelement pneumatisch betrieben wird.The invention relates to an electropneumatic device Converter. The invention particularly relates to electropneumatics Converter for use in electrical control loops in which the last control element is pneumatic is operated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten elektropneumatischen Wandler zu schaffen, der einfach auf einem Regelventil oder einem ähnlich pneumatisch betätigten Regelelement befestigt werden kann. Ein solcher Wandler wird mit einem Gleichstrom in der Größenordnung von Milliampere gespeist und erzeugt einen pneumatischen Druck, der direkt proportional zu dem Speisestrom ist.The invention is based on the object of creating an improved electropneumatic converter that is simple can be attached to a control valve or a similar pneumatically operated control element. Such a The transducer is fed with a direct current on the order of milliamps and generates a pneumatic pressure, which is directly proportional to the supply current.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse, in dem sich eine Schaltmotoranordnung befindet, die einenThe invention is characterized by a housing in which a switching motor assembly is located, the one
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r 3/107 J» · DrMdMr lenk Hmnovtx 44111 - DwtMi· tank Hamovarr 3/107 J »· DrMdMr lenk Hmnovtx 44111 - DwtMi · tank Hamovar
Permanentmagneten und diesem zugeordnete Polstücke aufweist, durch einen Anker und eine Spulenanordnung, die eine elektrische Spulen tragende Halterung aufweist und die drehbar einen Anker lagert, der zwischen den Polstücken in Abhängigkeit von der Erregung der Spulen bewegbar ist, durch eine an dem Gehäuse angeordnete, mit dem Anker Wirkungsverbundene Auslaßdüse, wobei der Anker in Richtung auf die Auslaßdüse zur Begrenzung der Luftaustrittsmenge aus der Düse vorgespannt ist, durch ein Rückführungsteil, das mit dem Anker wirkungsverbumten ist und auf den Anker einwirkt, um die Auslaßmenge von Luft aus der Auslaßdüse zu vergrößern, und durch Mittel zur Einspeisung eines Gleichstromsignals in die Spulen zu deren Erregung und zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit einer Stärke, die sich proportional zu dem Gleichstromsignal ändert, wobei die magnetische Anziehung zwischen dem Anker und den Polstücken eine Bewegung des Ankers bewirkt, um die Lage des Ankers in bezug auf die Düsenöffnung zur Steuerung der Auslaßmenge von Luft aus der Düse zu verändern, und wobei das RUckführungsteil mit der Düse in einer Kraftgleichgewichtsbeziehung zusammenwirkt.Permanent magnets and pole pieces associated therewith, by an armature and a coil arrangement which has an electrical Has coil-carrying bracket and rotatably supports an armature which is between the pole pieces as a function is movable by the excitation of the coils, through an outlet nozzle arranged on the housing and functionally connected to the armature, wherein the armature is biased towards the outlet nozzle to limit the amount of air escaping from the nozzle is, through a return part, which efficaciously with the armature and acts on the armature to increase the amount of air discharged from the discharge nozzle and by means for feeding a direct current signal into the coils their excitation and generation of a magnetic field with a strength proportional to the DC signal changes, the magnetic attraction between the armature and the pole pieces causing the armature to move, to change the position of the armature in relation to the nozzle opening to control the amount of air discharged from the nozzle, and wherein the return member is in a force balance relationship with the nozzle cooperates.
Der erfindungBgemäße elektropneumatische Wandler enthält einen Schaltmotor und ein Relais, das ohne Rohrlei- " tungen direkt an einem gemeinsamen Gehäuse angeschlossen ist. Der Schaltmtor enthält eine einstellbare Spule und eine Einrichtung zur Einstellung des Ankers. Der Schaltmotor desThe electro-pneumatic converter according to the invention contains a switching motor and a relay which is connected directly to a common housing. The switch gate includes an adjustable coil and device to adjust the anchor. The shift motor of the
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erfindungsgemäßen elektropneumatischen Wandlers ist bo ausgebildet und angeordnet, daß er austauschbar mehrere Rüokführungsbälge (einen für jeden Ausgangsbereich) aufnehmen kann. Der bei der Erfindung verwendete Schaltmotor ist außerdem mit einer relativ einfachen Temperaturkompensationseinrichtung versehen. Der erfindungsgemäße Wandler hat eine hohe Schleifenverstärkung, ein hohes Ausgangedrehmoment und eine Torsionsstangenspannung, die zusammen zu einer hohen statischen Wirkung des Wandlers führen.electropneumatic converter according to the invention is bo designed and arranged that it interchangeably accommodate several Rüokführungsbälge (one for each exit area) can. The shift motor used in the invention is also provided with a relatively simple temperature compensation device Mistake. The converter according to the invention has a high loop gain, a high output torque and a torsion bar tension, which together result in a high static effect of the transducer.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung im einzelnen nachfolgend näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail below with reference to the drawing.
Pig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einesPig. 1 is a perspective view of a
elektropneumatischen Wandlers, der gemäß der Erfindung ausgebildet und auf einem Steuerventil befestigt ist,electropneumatic converter designed according to the invention and on a Control valve is attached,
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den elektropneumatischen Wandler, wobei der Deckel des Gehäuses entfernt ist, um die Schaltmotoranordnung zu zeigen,Fig. 2 is a plan view of the electropneumatic Converter, with the cover of the housing removed, to the shift motor assembly to show,
Fig. 3 ist ein Schnitt durch den elektropneumatischenFig. 3 is a section through the electropneumatic
Wandler und zeigt den Schaltmotor und das Relais,Converter and shows the switch motor and relay,
Fig. 4 ist eine Endansicht der Schaltmotoranordnung,4 is an end view of the shift motor assembly;
Fig. 5 ist ein Schnitt 5—5 der Torsionsmotoranordnung gemäß Fig. 6,Figure 5 is a section 5-5 of the torsion motor assembly according to Fig. 6,
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Pig. 6 ist ein Schnitt 6—6 durch die Schaltino türanordnung gemäß Fig. 5»Pig. 6 is a section 6-6 through the Schaltino door arrangement according to Fig. 5 »
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Ankers und der Spulenhalterung,7 is a perspective view of the armature and the coil holder;
Fig. 8 ist eine rückwärtige Ansicht des Wandlergehäuses und des Relais,Fig. 8 is a rear view of the transducer housing and relay;
Fig. 9 ist eine Ansicht 9—9 durch Fig. 8 und zeigt die Verbindung des Relais mit dem Gehäuse für den Wandler, undFig. 9 is a view 9-9 through Figs shows the connection of the relay with the housing for the converter, and
Fig.10 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Wandlers.Fig. 10 is a schematic representation of the transducer of the invention.
In Fig. 1 ist ein elektropneumatischer Wandler 10 dargestellt, der gemäß der erfindungsgemäßen Lehre ausgebildet ist und ein Gehäuse 11 aufweist, das auf einer Stütze 12 befestigt ist, die an dem Gehäuse eines Regelventiles 14 zu dessen Regelung angebracht ist. Der elektropneumatische Wandler 10 kann auch auf einem Standrohr mittels einer U-BoIζenverbindung feetgespannt sein.In Fig. 1, an electropneumatic converter 10 is shown, which is designed according to the teaching of the invention and has a housing 11 which is fastened on a support 12 which is attached to the housing of a control valve 14 is appropriate to regulate it. The electropneumatic converter 10 can also be on a standpipe by means of a submarine connection.
Falls gewünscht, können an dem elektropneumatischen Wandler 10 auch ein Luftsatz 16 und ein Druckmesser 18 befestigt sein.If desired, an air set 16 and a pressure gauge 18 can also be attached to the electropneumatic converter 10 be.
Das pneumatische Ausgangesignal von dem Wandler 10 wird dem Betätigungsglied des Regelventiles 14 oder einer anderen zu regelnden Einrichtung pneumatisch über eineThe pneumatic output signal from the transducer 10 is the actuator of the control valve 14 or another device to be controlled pneumatically via a
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Leitung 20 zugeführt. Das Betätigungsglied für das Steuerventil kann eine Membran oder auch einen Kolben enthalten.Line 20 supplied. The actuator for the control valve can contain a membrane or a piston.
Aus den Pig. 2 und 3 ergibt sich, daß der Wandler im wesentlichen einen Schaltmotor 22 innerhalb des Gehäuses 11 enthält, das aus einer Wanne 24 und einem Deckel 26 gebildet wird, der auf die Wanne 24 aufgeschraubt ist. Außerdem befindet sich in dem Gehäuse 11 ein Relais 28, das direkt mit der Wanne 24 verbunden ist, ohne daß zusätzliche Rohrleitungen erforderlich wären. Der Wandler 10 dient zur Verwendung in elektrischen Regelschleifen, in denen das am Ende liegende Regelelement pneumatisch betätigt wird. Der Wandler wird mit einem Gleichstromeingangssignal in der Größenordnung von Milliampere gespeist und erzeugt einen pneumatischen Ausgangsdruck, der direkt proportional zu dem Eingangssignal ist.From the Pig. 2 and 3 it can be seen that the converter is essentially a shift motor 22 within the housing 11 contains, which is formed from a tub 24 and a cover 26 which is screwed onto the tub 24. aside from that there is a relay 28 in the housing 11, which is directly connected to the tub 24 without additional pipelines would be required. The converter 10 is used in electrical control loops in which the am The end of the control element is pneumatically operated. The converter comes with a DC input signal in the Of the order of milliamps and generates a pneumatic output pressure that is directly proportional to the Input signal is.
Der Schaltmotor 22 stellt die erste Stufe auf dem Umwandlungsweg von dem elektrischen Eingangssignal zu dem pneumatischen Ausgangsdruck dar. Die zweite Stufe in dem Umwandlungsweg wird von dem Relais 28 gebildet.The shift motor 22 sets the first stage in the conversion path from the electrical input signal to the The second stage in the conversion path is formed by the relay 28.
Der Schaltmotor besteht im wesentlichen aus einem Düsenklappenverstärker und den zugehörigen elektromechanischen Elementen. Wie aus den Pig. 2 bis 6 zu erkennen ist, weist der Schaltmotor 22 eine obere Polanordnung mit einer oberen Polplatte 30 und oberen Poletücken 31 auf, sowie einen Permanentmagneten 32 und eine untere Polanordnung mit einer unteren Polplatte 34 und Polstücken 35. Die Anordnung,The switching motor essentially consists of a nozzle flap amplifier and the associated electromechanical Elements. Like from the Pig. 2 to 6 can be seen, the switching motor 22 has an upper pole arrangement with an upper one Pole plate 30 and upper pole pieces 31, as well as a permanent magnet 32 and a lower pole arrangement with a lower pole plate 34 and pole pieces 35. The arrangement,
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bestehend aus der oberen Polplatte 30, den Polstücken 31 und 35 und dem Permanentmagneten 32 sowie der unteren Polplatte 34, wird durch entsprechende Befestigungseinrichtungen gehalten, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier runden Schrauben 36 gebildet werden.consisting of the upper pole plate 30, the pole pieces 31 and 35 and the permanent magnet 32 and the lower pole plate 34, is secured by appropriate fastening devices which are formed from four round screws 36 in the illustrated embodiment.
Die untere Polplatte 34 ist fest an der Wanne 24 durch Maschinenschrauben 38 (Pig. 2) befestigt, um so den Schaltmotor 22 innerhalb der Wanne 24 zu halten.The lower pole plate 34 is firmly attached to the tub 24 by machine screws 38 (Pig. 2) so as to Shift motor 22 to keep within the tub 24.
Der Schaltmotor 22 weist eine Halterung 42 für elektrische Spulen 44 und 45 und für einen Anker 46 auf, der drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Ein Ende 46a des Ankers 46 wirkt mit einer Öffnung 50a einer Düse 50 zusammen, die in eine konische Öffnung in der unteren Polplatte 34 eingesetzt ist. Das Ende 46a bedeckt mehr oder weniger die öffnung 50a und steuert dadurch die ausströmende Luftmenge.The switching motor 22 has a holder 42 for electrical coils 44 and 45 and for an armature 46 which is rotatable is stored within the housing. One end 46a of the armature 46 cooperates with an opening 50a of a nozzle 50, which is inserted into a conical opening in the lower pole plate 34. The end 46a more or less covers the opening 50a and thereby controls the amount of air flowing out.
Der Anker 46 dreht sich um einen zentral angeordneten Drehstift 52, wenn sich das Eingangssignal ändert, und bedeckt so mehr oder weniger die Düse 50. Die Richtung des Stromflusses durch die Spulen 44 und 45 bestimmt die Drehrichtung des Ankers 46. Ein Vertauschen der Speiseleitungen der Spulen führt daher zu einer umgekehrten Wirkung. Der Anker und die Polstücke sind vorzugsweise aus magnetischem Material hergestellt, das geringe Hystereseverluste und gute magnetische Eigenschaften hat.The armature 46 rotates about a centrally located pivot pin 52 when the input signal changes and covers so more or less the nozzle 50. The direction of the current flow through the coils 44 and 45 determines the direction of rotation of the armature 46. Interchanging the feed lines of the coils therefore leads to the opposite effect. Of the Armature and the pole pieces are preferably made of magnetic material that has low hysteresis losses and has good magnetic properties.
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Ein Anschlag 62 (Fig. 3) am Ende 46a des Ankers 46 ist in seiner Entfernung von dem Anker so einstellbar, daß sichergestellt ist, daß die Öffnung 50a der Düse durch den zwischen den Polstücken gelagerten Anker 46 abgedeckt und der luftstrom in der gewünschten Weise beschränkt wird. Das Äußere des zapfenförmigen Teiles des Anschlages 62 ist mit Gewinde versehen, das in eine Gewindebohrung in dem Ende 46a des Ankers eingeschraubt ist. Eine Kontermutter 63 hält den Anschlag 62 in der justierten Stellung.A stop 62 (Fig. 3) at the end 46a of the armature 46 is adjustable in its distance from the armature so that it is ensured that the opening 50a of the nozzle is covered by the armature 46 mounted between the pole pieces and the air flow is restricted in the desired manner. The exterior of the peg-shaped portion of the stop 62 is threaded into a threaded bore in end 46a of the armature. A lock nut 63 holds the stop 62 in the adjusted position.
Zur Vorspannung des Endes 46a des Ankers in Richtung auf die Düse, also in Schließrichtung, ist eine Feder 66 vorgesehen, die zwischen dem Anker 46 und einem Anlageteil 68 wirkt, in das eine Einstellschraube 70 eingeschraubt ist, mit deren Hilfe die Vorspannung auf den Anker einstellbar ist. Zur Verstellung besitzt ein Stift 71 der Einstellschraube 70, die drehbar in der Polplatte 30 gelagert ist, äußere Gewindegänge, die in eine Gewindebohrung des Anlageteiles 68 eingreifen. Die Einstellung durch Veränderung der Vorspannung der Feder 66 wird als Nulleinstellung bezeichnet. Die Nulleinstellung dient zur Einstellung des anfänglichen Ausgangsdruckes für einen gewünschten Wert des Eingangssignals.To bias the end 46a of the armature in the direction of the nozzle, i.e. in the closing direction, a spring 66 is provided, which acts between the armature 46 and a contact part 68 into which an adjusting screw 70 is screwed, with the help of which the preload on the anchor can be adjusted. A pin 71 of the adjusting screw 70 is used for adjustment, which is rotatably mounted in the pole plate 30, outer threads which engage in a threaded hole in the contact part 68. The adjustment by changing the preload of the spring 66 is referred to as the zero adjustment. The zero setting is used to set the initial outlet pressure for a desired value of the input signal.
Außerdem sind RUckführungsmittel 75 vorgesehen, die den Anker 46 entgegen der Vorspannung der Feder 66 zurückbewegen. Die Rückführungsmittel 75 enthalten Rückführungsbälge 76, die mit ihren Enden an einer Basis 77 und an einer Kappe 78 angreifen. Die RückfUhrungsmittel 75 sind auswechselbarIn addition, return means 75 are provided which move the armature 46 back against the bias of the spring 66. The return means 75 include return bellows 76 which have their ends on a base 77 and on a Attack cap 78. The return means 75 are exchangeable
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zwischen einem Ende 46b des Ankere und der oberen Polplatte 30 befestigt; das Auswechseln der Rückführungsmittel 75 ist sehr leicht möglich. Dies ist deshalb erforderlich, um.verschiedene Rückführungsbälge für verschiedene Ausgangsbereiche einsetzen zu können.between one end 46b of the armature and the upper pole plate 30 attached; the replacement of the return means 75 is very easy. This is therefore necessary in order to achieve various To be able to use return bellows for different exit areas.
Die Rückführungsmittel 75 lassen sich sehr leicht ersetzen, indem zunächst die Mutter 79 gelöst wird, die einen Zapfen 80 an dem Ende der Basis 77 hält, der durch eine öffnung in dem Anker 46 ragt. Nach Entfernen einer Befestigungsschraube 82, die sich durch eine Öffnung in der oberen Polplatte 30 erstreckt und in die Kappe 78 eingeschraubt ist, können die Rückführungsmittel mit den Bälgen aus ihrer Lage herausgezogen werden. Aus Fig. 5 ergibt sich, daß das Ende 46b des Ankers 46 mit einem Schlitz 46c versehen ist, durch den es möglich ist, den Zapfen 80 ohne weiteres seitlich aus dem Anker herauszuziehen. Zwischen der oberen Polplatte 30 und der Kappe 78 ist eine Dichtung 84 vorgesehen, die das Ausströmen von Rückführungsluft aus der Bälganordnung verhindern soll.The return means 75 can be replaced very easily by first loosening the nut 79, which holds a pin 80 on the end of the base 77 which protrudes through an opening in the armature 46. After removing a fastening screw 82 which extends through an opening in the upper pole plate 30 and is screwed into the cap 78, the return means can be pulled out of their position with the bellows. From Fig. 5 it can be seen that the end 46b of the armature 46 is provided with a slot 46c through which it is possible to easily move the pin 80 laterally pull out the anchor. A seal 84 is provided between the upper pole plate 30 and the cap 78, which seals the Is intended to prevent recirculation air from flowing out of the bellows arrangement.
Eine andere wesentliche Eigenschaft der Erfindung ist die Verwendung einer Einstellung des Bereichs, wodurch ein Mittel geschaffen ist, um eine volle Änderung im Ausgangsdruck bei einer vollen Änderung des Eingangssignals zu erzielen. Zur Einstellung des Bereichs wird eine Stange 90 aus magnetischem Material (Fig. 5 und 6) auf den Magneten 32 zu oder davon wegbewegt, um so einen mehr oder weniger großenAnother essential feature of the invention is the use of an adjustment of the range whereby a Means is provided to achieve a full change in the output pressure with a full change in the input signal. To adjust the range, a rod 90 made of magnetic material (FIGS. 5 and 6) is moved towards the magnet 32 or moved away from it, so a more or less large one
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magnetischen Nebenschluß für den Arbeitsluftspalt zu schaffen. Das Ergebnis ist eine Änderung in dem erzeugten Drehmoment. Die Stange 90 aus magnetisierbarem Material wird an einem Ende der Polplatte 34 durch eine Federstütze 91 gehalten, die an dem einen Ende der Stange 90 durch Schrauben 92 und außerdem an der Polplatte 34 durch Schrauben 93 befestigt ist. Die Federstütze 91 ist nachgiebig und wirkt normalerweise so, daß sie das obere Ende derStange 90 in Richtung auf den Permanentmagneten 32 vorspannt. Eine Justierschraube 94, die mit ihrem Ende an dem Polstück 31 anliegt, kann gedreht werden, um so die Lage der Stange 90 in bezug auf den Permanentmagneten 32 einzustellen. In der eingestellten Stellung wird" die Schraube 94 durch eine Kontermutter 96 festgezogen.to create magnetic shunt for the working air gap. The result is a change in the torque generated. The rod 90 made of magnetizable material is on one end of the pole plate 34 held by a spring support 91, which at one end of the rod 90 by screws 92 and is also attached to the pole plate 34 by screws 93. The spring support 91 is compliant and acts normally so that it biases the upper end of the rod 90 towards the permanent magnet 32. An adjusting screw 94, which rests with its end on the pole piece 31, can be rotated so as to the position of the rod 90 with respect to to adjust the permanent magnet 32. In the set position, the screw 94 is "locked" by a lock nut 96 tightened.
Die Halterung 42 für den Anker 46 und die Spulen 44 und 45 (Fig. 7) weisen ein Paar von Platten 54 und 56 auf, die durch die Enden des Drehstiftes 52 miteinander verbunden sind. Jede Platte ist jeweils mit einem sich nach innen, erstreckenden Arm 54a und 56 a versehen, in denen sich langgestreckte Ausnehmungen 54b und 56b befinden. Außerdem weisen die Platten 54 und 56 nach unten gerichtete Eüße 54c und 56c auf. In jedem der lüße 54c und 56c befinden sich Langlöcher 54d und 56d. Die Langlöcher 54d und 56d dienen zur Einstellung der Lage der Halterung 42 in bezug auf die untere Polplatte 34 und damit zur Einstellung der Lage des Ankers 46 zwischen denThe bracket 42 for the armature 46 and the coils 44 and 45 (Fig. 7) have a pair of plates 54 and 56, the are interconnected by the ends of the pivot pin 52. Each plate has an inwardly extending one Arm 54a and 56a provided, in which there are elongated recesses 54b and 56b are located. In addition, the plates 54 and 56 have downwardly directed legs 54c and 56c. In each of the holes 54c and 56c are elongated holes 54d and 56d. The elongated holes 54d and 56d serve to adjust the position of the holder 42 in relation to the lower pole plate 34 and thus to adjust the position of the armature 46 between the
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Polstücken, 31 und 35, wie das nachfolgend näher erläutert werden soll.Pole pieces, 31 and 35, as will be explained in more detail below.
Wie sich das am besten aus den Fig. 4 und 5 ergibt, sind an der Halterung 42 zwei gleiche Spulen 44 und 45 mittels Schrauben 102 befestigt. Der Anker 46 ist durch die beiden Spulen 44 und 45 eingesetzt und mit der Halterung durch Schrauben 60 verbunden, die vorzugsweise Sechskantköpfe haben.As can best be seen from FIGS. 4 and 5, two identical coils 44 and 45 are on the holder 42 by means of Screws 102 fastened. The armature 46 is inserted through the two coils 44 and 45 and with the bracket connected by screws 60, which preferably have hexagonal heads.
Die Halterung 42 ist wegen der Langlöcher 54d und 56d in den Platten 54 und 56 einstellbar. Die Halterung 42 ist an der unteren Polplatte 34 mittels Schrauben 104 befestigt, die vorzugsweise Sechskantköpfe haben. Bevor die vier Schrauben 104 festgezogen werden, wird der Anker 46 zwischen den beiden Polstücken 31 und 35 zentriert. Diese Einstellung wird durch die Langlöcher 54d und 56d in den Platten 54 und 56 ermöglicht. The bracket 42 is adjustable because of the elongated holes 54d and 56d in the plates 54 and 56. The bracket 42 is attached to the lower pole plate 34 by means of screws 104, which preferably have hexagonal heads. Before the four screws 104 are tightened, the armature 46 is centered between the two pole pieces 31 and 35. This setting will made possible by the elongated holes 54d and 56d in the plates 54 and 56.
Aus den Fig. 4, 5 und 6 ist erkennbar, daß eine Klemmenleiste 105 direkt an dem Schaltmotor befestigt ist. Die Klemmenleiste besteht aus einem Anschlußstreifen 106 und einer Halterung 107, die aus einem Material hergestellt ist, dessen Temperatürgang im umgekehrten Sinne verläuft wie der der Polstücke 31 und 35 und des Ankers 46. Die Halterung 107 · ist durch Schrauben 107a an den Polplatten 30 und 34 befestigt. Die Halterung 107 ist in bezug auf den Permanentmagneten 32 in solcher Weise angeordnet, daß ein Teil des von dem Permanentmagneten erzeugten magnetischen Flusses durch die4, 5 and 6 it can be seen that a terminal block 105 is attached directly to the shift motor. the Terminal block consists of a connection strip 106 and a holder 107, which is made of a material whose temperature curve runs in the opposite sense as the the pole pieces 31 and 35 and the armature 46. The bracket 107 is attached to the pole plates 30 and 34 by screws 107a. The holder 107 is arranged with respect to the permanent magnet 32 in such a way that a part of the of the permanent magnet generated magnetic flux through the
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Halterung fließt. Durch eine derartige Anordnung der Einzelteile wird eine Temperaturkompensation durch die Klemmenleiste 105 erzielt.Bracket flows. Such an arrangement of the individual parts temperature compensation is achieved through terminal block 105.
Aus den Pig. 3, 8 und 9 ergibt sich, daß das Relais direkt durch Schrauben 25, die vorzugsweise Spannschrauben sind, an der Wanne 24 befestigt ist, ohne daß Rohrleitungen erforderlich sind. Eine Einlaßöffnung 108 in der Wanne 24, die mit einer passenden Druckluftquelle verbunden ist, steht mit einer Kammer 109 in Verbindung, die sieh zwischen der Wanne 24 und dem Gehäuse des Relais 28 befindet. Die Kammer 109 ist durch eine Dichtung 110 abgedichtet, die zwischen der Wanne 24 und einem Gehäuseteil 112 des Relais 28 liegt.From the Pig. 3, 8 and 9 it follows that the relay is connected directly by screws 25, which are preferably clamping screws are attached to the tub 24 without the need for piping. An inlet port 108 in tub 24, which is connected to a suitable source of compressed air, is in communication with a chamber 109, which see between the Trough 24 and the housing of the relay 28 is located. The chamber 109 is sealed by a seal 110 which is between the tub 24 and a housing part 112 of the relay 28 is located.
Aus dem Inneren des Gehäuses 11, das durch den Deckel 26 und die Wanne 24 gebildet wird, strömt luft durch eine Auslaßöffnung 114 in der Wanne 24 aus, die direkt mit einer Auslaßöffnung 116 in dem Relais 28 über einen Kanal 118 in Verbindung steht. Um den Kanal 118 herum verläuft eine Dichtung 119» die zwischen der Wanne 24 und dem Relais 28 liegt und die das Austreten von Luft aus dem Kanal 118 verhindert. In gleicher Weise Bteht eine Öffnung 120 in dem Relais 28 direkt mit einem Kanal 122 in der Wanne 24 in Verbindung, welche mit der Düse 50 verbunden ist. Um die öffnung 120 herum verläuft eine Dichtung 124, die einen unerwünschten Druckverlust vermeidet.From the interior of the housing 11, which is formed by the cover 26 and the tub 24, air flows through a Outlet opening 114 in the tub 24, which directly with a Outlet port 116 in relay 28 via passage 118 in Connection. A seal 119 extends around the channel 118 between the trough 24 and the relay 28 and which prevents the escape of air from the channel 118. In the same way, an opening 120 in the relay 28 communicates directly with a channel 122 in the tub 24, which is connected to the nozzle 50. A seal 124 runs around the opening 120, which has an undesirable effect Avoids pressure loss.
Es sei bemerkt, daß in den luftkanälen zwischen der Wanne 24 und dem Relais 28 Plammsperren 126 und 128 ausIt should be noted that in the air ducts between the tray 24 and the relay 28 air locks 126 and 128 from
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porösem, rostfreiem Stahl angeordnet sind. Die Verwendung dieser Flamrasperren in Verbindung mit den Kapselungen durch das Gehäuse ergibt ein explosionssicheres Gehäuse. Ein Filterporous stainless steel are arranged. The usage this flame barriers in connection with the encapsulation the housing results in an explosion-proof housing. One filter
129 liegt in der Auslaßöffnung 116 und verhindert das Eindringen von Schmutz in das Relais 28.129 lies in the outlet opening 116 and prevents penetration dirt in the relay 28.
Betrachtet man die Konstruktion des Relais 28, so ergibt sich, daß das Relaisgehäuse aus getrennten Teilen 112,Looking at the construction of the relay 28, it can be seen that the relay housing is made up of separate parts 112,
130 und 132, die miteinander verbunden und an die Wanne 24 angeschlossen sind, besteht. Innerhalb des Relais 28 befindet sich ein Paar von Membranen 134 und 136, die an ihrem Rand an dem Relaisgehäuse befestigt sind, so daß sich ihre zentralen Teile in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses des Relais 28 bewegen können. Ein Ring 140 ist fest an den Membranen 134 und 136 angebracht und bewegt sich zusammen mit diesen. Die Membrane bilden zusammen mit dem Relaisgehäuse Kammern 141, 142 und 143.130 and 132, which are interconnected and attached to the tub 24 are connected. Inside the relay 28 are a pair of diaphragms 134 and 136 attached to their periphery are attached to the relay housing so that their central parts are longitudinally within the housing of the Relay 28 can move. A ring 140 is fixedly attached to the diaphragms 134 and 136 and moves with them this. The diaphragm together with the relay housing form chambers 141, 142 and 143.
Zwei zusammenarbeitende Ventile, nämlich ein Einlaßventil 150 und ein Auslaßventil 152, sind innerhalb des Relais 28 vorgesehen und steuern den Luftstrom durch das Relais. Das Einlaßventil 150 ist in Schließstellung durch eine Feder 151 vorgespannt, die zwischen dem Ventil 15O und einer Platte 149 eingesetzt ist, die in der Kammer 109 befestigt ist. Eine Feder 153 drückt den Ring 140 von dem Auslaßventil 152 weg, um Luft aus der Kammer 141 durch den Auslaßkanal und durch den Ring 140 auszulassen, wie das später näher erläutert werden soll.Two cooperating valves, namely an inlet valve 150 and an outlet valve 152, are within the Relays 28 are provided and control the flow of air through the relay. The inlet valve 150 is in the closed position a spring 151 biased between the valve 15O and a plate 149 is inserted, which is fixed in the chamber 109. A spring 153 pushes the ring 140 off the Exhaust valve 152 away to let air out of chamber 141 through the exhaust passage and through ring 140, like that will be explained in more detail later.
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Druckluft von einer passenden Druckluftquelle fließt durch die Einlaßöffnung 108 in die Kammer 109, die sich zwischen dem Relais 28 und/Öer Wanne 24 befindet. Aus der Kammer 109 strömt die luft durch eine feste Verengung 144 und durch einen Kanal 145 zu der Kammer 143, so daß der Ring entgegen der Spannung der Peder 153 mit Druck beaufschlagt wird. Bin Teil der Luft strömt von der Verengung 144 durch die Öffnung 120 und den Kanal 122 zu der Düse 50 und von dort aus. Der nicht bezeichnete Dichtring auf dem Ende eines Stiftes 144, in dem sich die Verengung befindet, dichtet die Kammer 109 gegenüber der Öffnung 120 ab.Compressed air from a suitable source of compressed air flows through inlet port 108 into chamber 109, which is between the relay 28 and / Öer tub 24 is located. From the Chamber 109, the air flows through a fixed constriction 144 and through a channel 145 to the chamber 143 so that the ring is pressurized against the tension of the peder 153 will. Part of the air flows from the constriction 144 through the opening 120 and channel 122 to the nozzle 50 and from there. The sealing ring, not designated, on the end of a pin 144 in which the constriction is located, seals the chamber 109 opposite the opening 120.
Wird die Düsenöffnung durch den Anschlag 62 an dem Anker 46 abgedeckt, so baut sich innerhalb der Kammer 143 so lange ein Druck auf,bis dieser groß genug ist, um die ledervorspannung zu überwinden, und das Einlaßventil 150 von einer Öffnung 150a wegzubewegen, so daß Luft durch eine Öffnung 160 strömt und das Ventil oder eine andere pneumatisch betätigte Einrichtung gesteuert wird. Der durch die Öffnung 160 fließende Auslaßdruck nimmt weiter so lange zu, bis die Relaismembranen 134 und 136 und der Ring 140 durch den Druck, der auf die kleinere Membran 134 wirkt, in ihre ursprüngliche Stellung zurückgeschoben werden und das Einlaßventil 150 geschlossen wird. Ist die Kraft von dem Druck innerhalb der Kammer 141 und auf die Membran 134 wirkende Druck, vereinigt mit der Kraft der Feder 153, ausreichend, um die Kraft zu überwinden, die sich durch den innerhalb der Kammer 143If the nozzle opening is covered by the stop 62 on the armature 46, then builds up inside the chamber 143 keep pressing until it is big enough to handle the To overcome leather preload and move the inlet valve 150 away from an opening 150a so that air can flow through a Port 160 flows and the valve or other pneumatically operated device is controlled. The one through the opening 160 flowing outlet pressure continues to increase until the relay diaphragms 134 and 136 and the ring 140 by the pressure, which acts on the smaller membrane 134, in its original Position are pushed back and the inlet valve 150 is closed. The force from the pressure within the chamber 141 and the pressure acting on the diaphragm 134 is combined with the force of the spring 153, sufficient to increase the force overcome that by the inside of the chamber 143
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befindlichen, auf die Membran 136 wirkenden Druck ergibt, so bewegt sich der Ring 140 von dem Auslaßventil 152 weg, wodurch Luft aus der Kammer 141 durch die Auslaßöffnung in dem Ring HO, die Kammer 142 und die Auslaßöffnung 116 ausströmen kann. Es sei dazu noch bemerkt, daß luft aus dem Gehäuse 11 durch die Auslaßöffnung 114 ausströmen kann, die über Kanal 118 mit der Auslaßöffnung 116 im Relais 28 in Verbindung steht.results in the pressure acting on the diaphragm 136, so the ring 140 moves away from the outlet valve 152, whereby air from the chamber 141 through the outlet opening in the ring HO, the chamber 142 and the outlet opening 116 can flow out. It should also be noted that air can flow out of the housing 11 through the outlet opening 114, which is connected to the outlet opening 116 in the relay 28 via channel 118.
Ein Kanal 162 gestattet das konstante Ausströmen von Luft aus der Kammer 109 durch Kammer 142 in die Atmosphäre. Dies ermöglicht ein kleines Spiel zwischen dem Auslaßventil 152 und dem Auslaßventilsitz (gebildet durch die Verlängerung des Ringes HO), wodurch ein toter Gang vermieden ist.A channel 162 allows air to flow from the chamber 109 through chamber 142 to the atmosphere at a constant rate. This enables a small clearance between the outlet valve 152 and the outlet valve seat (formed by the extension of the ring HO), whereby a dead gear is avoided.
Die Punktionsweise des elektropneumati sehen V/andlers gemäß der Erfindung läßt sich am besten anhand der Pig. 10 erläutern. Der Wandler 10, der im wesentlichen den Schaltmotor 22 und das Relais 28 enthält, wird in einer elektrischen Regelschleife verwendet, in der das letzte Regelelement pneumatisch betätigt ist. Der Wandler wird mit einem Gleichstrom in der Größe von Milliampere gespeist und erzeugt einen pneumatischen Ausgangsdruck, der direkt proportional zu diesem Eingangssignal ist. Der Schaltmotor 22 stellt die erste Stufe bei der Umwandlung des elektrischen Eingangssignals in einen pneumatischen Ausgangsdruck dar. Der zweite Schritt bei der Umwandlung des elektrischen Eingangssignals in den pneumatischen Ausgangsdruck findet in dem Relais 28 statt.V / andlers see the puncture method of the electropneumati according to the invention can best be based on the Pig. 10 explain. The converter 10, which is essentially the shift motor 22 and the relay 28 is used in an electrical control loop in which the last control element is pneumatic is actuated. The transducer is fed with a direct current of the order of milliamps and generates a pneumatic one Output pressure that is directly proportional to this input signal. The switching motor 22 represents the first stage in the conversion of the electrical input signal into a pneumatic one The second step in converting the electrical input signal into the pneumatic output pressure takes place in relay 28.
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Nimmt man an, daß der Wandler direkt betrieben wird, so führt ein Anstieg des Gleichstromeingangssignals für die Spulen 44 und 45 zu einem Anstieg des magnetischen Feldes um die Spulen. Dieser Anstieg des magnetischen Feldes vergrößert den magnetischen Fluß in dem Anker 46 und die magnetische Anziehung über dem Luftspalt zwischen dem Anker und Jochen 29 und 33. Die Joche sind bereits durch den Permanentmagneten 32 polarisiert. Die Ankerpolarität möge in diesem Fall die in Fig. 10 dargestellte sein, wobei das obere Joch 29 den Nordpol und das untere Joch 33 den Südpol bildet. Die magnetische Anziehung ist daher am düsenseitigen Ende 46a des Ankers 46 nach unten und an dem rückführungsbalgseitigern Ende 46b nach oben gerichtet, wodurch sich ein Drehmoment ergibt, das den Anker 46 um den festen Drehstift 52 dreht, wodurch die Düsenöffnung 50a abgedeckt wird.Assuming that the converter is operated directly, thus an increase in the DC input to coils 44 and 45 will result in an increase in the magnetic field the spools. This increase in the magnetic field increases the magnetic flux in the armature 46 and the magnetic flux Attraction across the air gap between the armature and yokes 29 and 33. The yokes are already through the permanent magnet 32 polarized. In this case, the armature polarity may be that shown in FIG. 10, with the upper yoke 29 den North Pole and the lower yoke 33 forms the South Pole. The magnetic attraction is therefore at the nozzle-side end 46a of the Armature 46 down and on the return bellows sides End 46b directed upward, resulting in a torque that rotates armature 46 about fixed pivot pin 52, thereby covering the nozzle opening 50a.
Die sich ergebende Verringerung der Öffnung 50a der Düse 50 bewirkt einen Druckanstieg in der Düse,in der Kammer des Relais und in den Rückführungsbälgen 75. Die Rückführungsbälge 75 at-shen mit Düse 50 und Kanal 145 in dem Relais 28 über Leitungen. 41 in Verbindung. Das Relais 28 folgt dem Anstieg des Düsendruclres und vergrößert den Ausgangsdruck für das Steuerventil. Der vergrößerte Druck irden Rückführungsbälgen 75 erzeugt eine Kraft, die auf den Anke...1 46 einwirkt und diesen in seine Ruhestellung zurückbringt. Auf diese Weise wird der neue Düsendruck mit dom Eingangsstrom durch ein Kraftgleichgewicht verglichen. The resulting reduction in the opening 50a of the nozzle 50 causes a pressure increase in the nozzle, in the chamber of the relay and in the return bellows 75. The return bellows 75 at-shen with nozzle 50 and channel 145 in the relay 28 via lines. 41 in connection. The relay 28 follows the increase in the nozzle pressure and increases the output pressure for the control valve. The increased pressure earth return bellows 75 creates a force which acts on the armature ... 1 46 and brings it back into its rest position. In this way, the new nozzle pressure is compared with the input flow by means of a force equilibrium.
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Der Düsendruck wirkt auf die Membran 136 des Relais und drückt den Ring HO, der sich zwischen den beiden Membranen 134 und 136 befindet, nach unten gegen das Auslaßventil 152, schließt die Auslaßöffnung und öffnet die Einlaßöffnung 15Oa. Daraufhin strömt neue Druckluft durch die Einlaßöffnung 15Oa und die Öffnung 160 von der Kammer 141 durch eine Leitung 170 zu dem Steuerventil. Der Ausgangsdruck steigt so lange weiter an, bis die Heiaismembranen durch die Kraft des Druckes, der auf die Membran 134 einwirkt, in ihre ursprüngliche Stellung zurückgeschoben sind und das Auslaßventil 152 wieder geschlossen ist.The nozzle pressure acts on the diaphragm 136 of the relay and pushes the ring HO, which is located between the two diaphragms 134 and 136, down against the outlet valve 152, closes the outlet port and opens the inlet port 15Oa. New compressed air then flows through inlet port 150a and port 160 from chamber 141 through line 170 to the control valve. The outlet pressure continues to rise until the heating membranes are pushed back into their original position by the force of the pressure acting on the diaphragm 134 and that Outlet valve 152 is closed again.
Fällt das Gleichstromeingangssignal ab, so verringert sich die magnetische Anziehung über dem Luftspalt. Der Anker 46 dreht sich um den Drehstift 52 und deckt die Düsenöffnung 50a weiter auf, wodurch der Druck in der Düse 50, in dem Relais 28 und in den Rückführungsbälgen 75 abfällt. Die Membrananordnung bewegt sich nach oben, wie sich das aus Fig. 10 ergibt, und die Auslaßöffnung in dem Ring 140 wird geöffnet, um den Ausgangsdruck auf den atmosphärischen durch die Kammer 142 und Auslaßöffnung 116 abzusenken. Der Auslaßdruck fällt so lange ab, bis die Membrananordnung wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückbewegt und die Auslaßöffnung wieder geschlossen wird. Der verringerte Druck in den Rückführungsbälgen 75 schwächt die Kraft, wodurch der Anker 46 in seine Ruhestellung zurückkehrt.If the DC input signal drops, the magnetic attraction across the air gap is reduced. The anchor 46 rotates about pivot pin 52 and further exposes nozzle opening 50a, reducing the pressure in nozzle 50, in the Relay 28 and in the feedback bellows 75 drops. The diaphragm assembly moves up like that from Fig. 10 results, and the outlet port in the ring 140 is opened to bring the outlet pressure to atmospheric through lower chamber 142 and outlet port 116. The outlet pressure drops until the diaphragm assembly returns to their original position is moved back and the outlet opening is closed again. The reduced pressure in the return bellows 75 weakens the force, whereby the armature 46 returns to its rest position.
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Umgekehrt wirkende Wandler arbeiten in gleicher Weise, mit dem Unterschied, daß, wenn das G-leichspannungssignal arebeigt, der Ausgangsdruck von dem Relais abnimmt. Umgekehrt vergrößert ein abnehmendes Eingangssignal den Ausgangsdruck. Der erfindungsgemäße verbesserte, elektropneumatische Wandler enthält also einen Schaltmotor, der die erste Stufe bei der Umwandlung des elektrischen Eingangssignals in einen pneumatischen Ausgangsdruck darstellt, sowie ein Relais, das die zweite Stufe bei der Umwandlung des elektrischen Eingangssignals in den pneumatischen Ausgangsdruck darstellt. Die zweistufige Ausbildung, wobei jede Stufe ihre eigene Regelschleife besitzt, ermöglicht eine gleichmäßig hohe Gtabili-tät für beliebige Ausgangslasten. Eine über alles gebildete Rückführungsschleife wurd-e bei der vorliegenden Erfindung deswegen vermieden, um eine Stabilität zu erzielen, die vollkommen unabhängig von der Ausgangslast ist. Bei einer im Augenblick bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verstärkt das Relais hoher Kapazität den Düsendruck des Schaltmotors auf den Ausgangsdruck im Verhältnis 3:1. Für eine Düsendruck-Änderung von 4 psi ändert sich der Ausgangsdruck des Relais um 12 psi, das überdeckt einen Standardbereich von 3 bis 15 psi.Reversed converters work in the same way, with the difference that when the DC voltage signal arebeigt, the output pressure from the relay decreases. Vice versa a decreasing input signal increases the output pressure. The inventive improved, electro-pneumatic Converter thus contains a switching motor, which is the first stage in converting the electrical input signal into a represents the pneumatic output pressure, as well as a relay, which represents the second stage in the conversion of the electrical input signal into the pneumatic output pressure. The two-stage Training, with each level having its own control loop, enables a uniformly high level of stability for any Output loads. A feedback loop formed over all has been avoided in the present invention because to achieve a stability that is completely independent of the initial load. With a currently preferred one Embodiment of the invention, the high capacity relay amplifies the nozzle pressure of the shift motor to the output pressure in a ratio of 3: 1. For a nozzle pressure change of 4 psi, the output pressure of the relay changes by 12 psi, this covers a standard range of 3 to 15 psi.
Die hohe Schleifenverstärkung, das hohe Drehmoment und die Drehspannung des Ankers führen zu einer hohen statischen Güte.The high loop gain, the high torque and the three-phase stress of the armature lead to a high static Quality.
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Die 'Hinterseite der Wanne des Gehäuses des Wandlers ist so ausgebildet, daß das Relais ganz einfach einsteckbar und so ,"jederzeit zur Wartung leicht zugänglich ist, ohne daß die elektrischen oder pneumatischen Verbindungen zerstört zu werden brauchen. Die Wanne und der Deckel sind miteinander hermetisch verschraubt und bilden so ein explosionssicheres Gehäuse, wobei außerdem Flammsperren aus porösem, rostfreiem Stahl in den Luftkanäleri zwischen dem Gehäuse und dem F.elais vorgesehen sind.The rear of the trough of the converter housing is designed so that the relay can be easily plugged in and so, "easily accessible at any time for maintenance without that the electrical or pneumatic connections need to be destroyed. The tub and the lid are together hermetically screwed to form an explosion-proof housing, with flame arresters made of porous, stainless steel are provided in the air ducts between the housing and the relay.
SI/Sch - Patentansprüche -SI / Sch - claims -
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