DE2654003A1

DE2654003A1 - Einrichtung zum umformen eines pneumatischen oder hydraulischen drucks in einen elektrischen strom und umgekehrt

Info

Publication number: DE2654003A1
Application number: DE19762654003
Authority: DE
Inventors: Lorenz Dr Twisselmann
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Vdo Mess- und Regeltechnik 3000 Hannover De GmbH
Priority date: 1976-11-27
Filing date: 1976-11-27
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2654003C2

Description

Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen oder hydraulischen
Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt nach dem Kompensationsprinzip, mit einem Druckgeber mit einem druckabhängig beweglichen Element, einem elektromagnetischen Kraftgeber, dessen beweglicher Teil mit dem Element in Verbindung steht, und einem Stellungsgeber, der die Bewegung des Druckgebers in ein elektrisches oder pneumatisches Steuersignal für den Kraft- oder Druckgeber umsetzt.
Bekannte Einrichtungen dieser Gattung enthalten häufig als Druckgeber einen Balg, als elektromagnetischen Kraftgeber ein Tauchepulsystem und einen elektrischen oder pneumatischen Stellungsgeber, je nachdem, ob Druck in Strom oder Strom in Druck umzuformen ist. Die einzelnen Geber wirken im allgemeinen auf einen drehbar gelagerten Hebel. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie, wenn sie zum Umsetzen hoher Drücke ausgebildet sind, ein großes Bauvolumen besitzen und einen verhältnismäßig hohen Leistungsbedarf.
Diese Nachteile sollen durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Druck-Strom-bzw. 5trom-Druck-Umformer mit einem müglichst kleinen Bauvolumen zu schaffen, dessen Leistungsbedarf auch beim Umsetzen hoher Drücke möglichst gering ist. Zudem soll der Umformer einen fertigungsgünstigen Aufbau besitzen und mit geringem finanziellen Aufwand realisierbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Druckgeber zwei Bälge mit geringfügig unterschiedlichen wirksamen Flächen vorgesehen sind, die jeweils an einem Ende festgelegt sind und mit ihrem anderen Ende miteinander und mit dem beweglichen Element in Verbindung stehen und dem gleichen Druck unterworfen sind.
Durch diese erfindungsgemäße MaBnahme wird erreicht, daß auch bei einer großen Druckdifferenz zwischen dem umzusetzenden pneumatischen oder hydraulischen Druck und dem Normaldruck die von dem beweglichen Element des Druckgebers auf den elektromagnetischen Kraftgeber ausgeübte Kraft klein ist und somit die vom Kraftgeber erzeugte Kompensationakraft ebenfalls klein sein kann. Letzteres hat wiederum zur Folge, daß im Uergleich zu den bekannten Umformeinrichtungen der Kraftgeber mit einer wesentlich geringeren Leistungsaufnahme auskommt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Druckgeber und Kraftgeber unmittelbar,das heißt, ohne die Zwischenschaltung einer Hebelübersetzung, miteinander zu verbinden oder eine raumsparende Hebelübersetzung zwischen beiden Gebern anzuordnen. Dadurch kann das Bauvolumen der Umformeinrichtung im Vergleich zu denjenigen der bekannten Einrichtungen beträchtlich vermindert werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sich Änderungen der wirksamen Balgflächen nur in ihren Differenzen zwischen den beiden Bälgen auf das Meßergebnis auswirken. Die Folge ist eine wesentlich geringere Abhängigkeit des Meßergebnisses von der Umgebungstemperatur.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung greifen das bewegliche Element des Druckgebers und der bewegliche Kraftgeberteil an unterschiedlichen Stellen eines drehbar gelagerten Hebelarms an und an einer weiteren, drehpunktfernen Stelle der bewegliche Teil des Stellungsgebers.
Auf diese Weise lußt sich die vom Kraftgeber zur tiompensation der vom Druckgeber herrührenden Kräfte aufzuwendendeKraft weiter vermindern.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, an einer drehpunktfernen Stelle des Hebelarms eine Feder angreifen zu lassen.
Mit einer solchen Feder, die als Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein kann, können die Kennlinien der Bälge so verändert werden, daß die wirksame Balgfläche über dem Druck konstant bleibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greifen das bewegliche Element, der bewegliche Kraftgeberteil , der bewegliche Stellungsgeberteil und gegebenenfalls die Feder am einen Arm des Hebels an, während der andere Arm mit einem Gegengewicht versehen ist. Ein solcher Aufbau gestattet ein besonders leichtes Auswuchten der Einrichtung, wodurch diese auch unempfindlich gegen transversale Beschleunigungen wird.
Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen Drucks in einen Strom und Figur 2 eine Einrichtung zum Umformen eines elektrischen Stroms in ein pneumatisches Drucksignal.
Bei dem Druck-Strom-Umformer nach Figur 1 sind in einer Halterung 1 der Druckgeber 2, der Kraftgeber 3 und der Stellungsgeber 4 angeordnet.
Der Druckgeber 2 besteht aus zwei Bälgen 5 und 6, deren Enden 7 und 8 an der Halterung 1 befestigt und deren andere Enden 9 und 10 miteinander verbunden sind und über eine Stange 11 an dem Arm 12 des Hebels 13 angreifen. Die Innenräume der Bälge 5 und 6 sind vom Normaldruck beaufschlagt, während der von den Bälgen 5 und 6 und der Halterung 1 gebildete Raum 14 mit-dem umzuformenden Drucksignal beaufschlagt ist. Wie ersichtlich, besitzen die Bälge 5 und 5 geringfügig unterschiedliche wirksame Flächen.
Der Kraftgeber 3 enthält einen ferritischen Kern 15 und eine Tauchspule 16, die ebenfalls am Hebel 12 angreift. Die Spule wird von einem Verstärker 17 mit einem solchen Strom beaufschlagt, daß die durch das Tauchspulsystem erzeugte Kraft jeteils gegen die vom Druc!<geber 2 herrührende Kraft über den Hebel 13 ausgewogen ist. Die entsprechende Steuerung des-Verstärkers 17 erfolgt durch den Stellungsgeber 4, der aus einer Spule 18 mit einem am Hebelarm 12 befestigten Tauchanker 19 besteht.
Am Hebelarmende ist eine Feder 20 befestigt, deren anderes Ende an der Halterung 1 festgelegt ist. Mit Hilfe dieser Feder kann die Kennlinie der flalgkombination verändert hierden, dergestalt, daß die wirksame Fläche über dem Druck konstant bleibt.
Der Hebel 13 ist im Punkt 21 drehbar gelagert und an seinem anderen Arm 22 mit einem verschieblichen Gegengewicht 23 versehen.
Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker über die Ausgangsleitung 24 ein Stromsignal ab, das proportional dem umzuformenden Drucksignal ist.
Der Strom-Druck-Umformer-nach Figur 2 besitzt ein in wesentlichen Punkten gleichen Aufbau wie der zuvor beschriebene Umformer. Auch hier befinden sich in einer Halterung 1' der Druckgeber 2, der Kraftgeber 3 und der Stellungsgeber 4', der aus einer Düse 25 und dem als Prallplatte dienenden Arm 12 des Hebels 13 besteht. Der Stellungsgeber 4' steuert einen pneumatischen Verstärker 17', dessen Ausgang 26 mit dem Druckraum 14 in Verbindung steht. Das umzuformende elektrische Stromsignal wird der Tauchspule 16 des Kraftgebers 3 zugeführt.
Im abgeglichenen Zustand des Umformers gibt der Verstärker am Ausgang 2G ein Drucksignal ab, das proportional dem umzuformenden Stromsignal ist.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zum Umformen eines pneumatischen oder hydraulischen Drucks in einen elektrischen Strom und umgekehrt nach dem Kompensationsprinzip, mit einem Druckgeber mit einem druckabhängig beweglichen Element, einem elektromagnetischen Kraftgeber, dessen beweglicher Teil mit dem Element in Verbindung steht, und einem Stellungsgeber, der die Bewegung des Druckgebers in ein elektrisches oder pneumatisches Steuersignal für den Kraft- oder Druckgeber umsetzt, dadurch gelcennzeichnet, daß als Druckgeber (2) zwei Bälge (5, 6) mit geringfügig unterschiedlichen wirksamen Flächen vorgesehen sind, die jeweils an einem Ende C, B) restgelegt sind und mit ihrem anderen Ende (9, 10) miteinander und mit dem beweglichen Element (11) in Verbindung stehen und dem gleichen Druck unterworfen-sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß das bewegliche Element (11) und der bewegliche Kraftgeberteil (16) an unterschiedlichen Stellen eines drehbar gelagerten Hebels (13) angreifen und an einer weiteren, drehpunktfernen Stelle des Hebels 13 der beweglichte Teil (197 des Stellungsgebers (4).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer drehpunktfernen Stelle des Hebels (13) eine Feder (20) angreift.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (11), der bewegliche Kraftgeberteil (16), der bewegliche Stellungsgeberteil (19) und gegebenenfalls die Feder (20) am einen Arm (12) des Hebels (13) angreifen und der anders Arm (22) mit einem Gegengewicht (23) versehen ist.