Elektro-pneumatischer Stellungsregler

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektro-pneumatischen Stellungsregler mit einem pneumatisch betätigbaren Zwei¬ kammer-Stellantrieb mit einem pneumatischen Zuluft- und einem pneumatischen Ablufthauptventil an einer zu einer Kammer des Stellantriebs führenden Druckleitung und mit einem weiteren pneumatischen Zuluft- und einem weiteren pneumatischen Ab¬ lufthauptventil an einer weiteren zu einer weiteren Kammer des Stellantriebs führenden Druckleitung und mit jeweils einer Betätigungseinrichtung für jedes Hauptventil, wobei die Betätigungseinrichtung für das eine Zulufthauptventil aus einem auf ein Umsehaltventil des einen Zulufthauptventils einwirkenden Steuerventil besteht und die Betätigungs- einrichtung für das weitere Zulufthauptventil aus einem auf ein Umschaltventil des weiteren Zuluf hauptventils einwirken¬ den weiteren Steuerventil besteht .

Ein bekannter pneumatischer Stellungsregler dieser Art ist in Form des Siemens-SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungs¬ regler 6DR3000 offenkundig vorbenutzt und in seinem wesent¬ lichen Aufbau in der Siemens-Betriebsanleitung "SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungsregler 6DR3000-1N/E bis 2N/E" mit der Bestell-Nr. C73000-B7400-C136-1 dargestellt. Bei diesem bekannten Stellungsregler befindet sich - wie Bild 2 der genannten Betriebsanleitung zeigt - jedem Hauptventil zu¬ geordnet ein Steuerventil, das als Piezoventil ausgebildet ist; ein solches Piezoventil ist in der Zeitschrift "fluid",

April 1989, Seiten 34 und 37 im einzelnen beschrieben. Je¬ weils zwei mit den Hauptventilen an einer Druckleitung des Zweikammer-Stellantriebs zusammenarbeitende Steuerventile sind über einen Vorsteuerdruckregler an eine Druckluf quelle angeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten elektro-pneumatischen Stellungsregler in seinem Aufbau unter Beibehaltung seiner vorteilhaften technischen Eigenschaften zu vereinfachen, um eine Verminderung der Herstellungskosten zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem elektro-pneumatischen Stellungsregler der oben angegebenen Art erfindungsgemäß die Betätigungseinrichtung des einen Ablufthauptventils von einer Zuleitung gebildet, die die Druckbeaufschlagungsseite des einen Ablufthauptventils mit dem Innenraum des Umschalt- ventils des weiteren Zulufthauptventils verbindet, und die Betätigungseinrichtung des weiteren Ablufthauptventils ist von einer weiteren Zuleitung gebildet, die von der Druck¬ beaufschlagungsseite dieses Ablufthauptventils in das Um- schaltventil des einen Zulufthauptventils führt.

Es ist zwar ein elektro-pneumatischer Stellungsregler gemäß der als Stand der Technik geltenden älteren deutschen Patent¬ schrift 195 37 493 (GR 95 P 4163 DE) mit Betätigungseinrich¬ tungen in Form von Zuleitungen zu zwei Hauptventilen unter Einsparung von zwei Steuerventilen versehen, jedoch sind bei diesem Stellungsregler die Betätigungseinrichtungen des wei-

teren Zuluf hauptventils und des weiteren Ablufthauptventils von Zuleitungen gebildet.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Stellungsreglers besteht darin, daß bei seinem Aufbau im Vergleich zu dem eingangs be¬ schriebenen, bekannten Stellungsregler auf zwei Steuerventile verzichtet werden kann, indem anstelle der zwei Steuerventile zur Ansteuerung des weiteren Zulufthauptventils und des wei¬ teren Ablufthauptventils jeweils nur Zuleitungen zu der einen Druckleitung bzw. in das eine Umschaltventil des einen Zu- lufthauptventils geführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß infolge der Verwendung von nur noch zwei Steuer¬ ventilen anstelle der bisherigen vier Steuerventile auf einen Vorsteuerdruckregler verzichtet werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß die Zuverlässigkeit des er¬ findungsgemäßen Stellungsreglers im Vergleich zu dem bekann¬ ten Stellungsregler noch mehr gesteigert ist, weil zwei Steuerventile durch überhaupt nicht anfällige Zuleitungen ersetzt sind.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausfüh- rungsbeispiel des er indungsgemäßen elektro-pneumatischen Stellungsreglers wiedergegeben.

Der dargestellte Stellungsregler für einen pneumatischen Zweikammer-Stellantrieb 1 weist eingangsseitig eine Regel- elektronik 2 auf, die eingangsseitig mit einer Regelabwei¬ chung x _w beaufschlagt ist. Diese Regelabweichung x _w ist in einem Vergleicher 3 aus einer über ein Potentiometer 4 rück- geführten Regelgröße X und einer Führungsgröße W gebildet,

die von außen dem elektro-pneumatischen Stellungsregler zuge¬ führt wird. Ein Ausgang 5 der Regelelektronik 2 ist an ein Steuerventil 6 geführt, das in dem dargestellten Ausführungs- beispiel aus einem Piezowandler besteht. Ein weiterer Aus- gang 7 der Regelelektronik 2 ist an ein weiteres Steuer¬ ventil 8 angeschlossen, das ebenfalls als Piezowandler aus¬ gebildet ist. Beide Steuerventile 6 und 8 sind über einen Vorsteuerdruckregler 9 an Druckluft angeschlossen.

Das Steuerventil 6 bildet eine Betätigungseinrichtung für ein Zulufthauptventil 10, das ein Umschaltventil 11 und ein Rück¬ schlagventil 12 enthält. Das Ventilorgan des Umsehaltventils 11 wird durch eine Erhöhung des Drucks im Innenraum 13 des Steuerventils 6 nach unten bewegt, wodurch über einen Rohr- stutzen 14 ein Versorgungsdruck V in das Umschaltventil 11 und damit an das Rückschlagventil 12 gelangen kann. Über das Rückschlagventil 12 ist das Zulufthauptventil 10 an eine Druckleitung 15 angeschlossen, die zu einer in der Figur obe¬ ren Kammer 16 des pneumatischen Zweikammer-Stellantriebs 1 führt. An der Druckleitung 15 liegt außerdem ein Abluft¬ hauptventil 17, das ein Schließventil darstellt. Das Ventil- organ dieses Ablufthauptventils 17 wird mittels einer von einer Zuleitung 18 gebildeten Betätigungseinrichtung aus der in der Figur gezeigten Stellung heraus nach unten bewegt, wenn - wie später noch im einzelnen erläutert wird - der

Druck im Innenraum 19 des weiteren Steuerventils 8 klein ist.

Eine zweite Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 ist über eine weitere Druckleitung 21 mit einem weiteren Zulufthaupt- ventil 22 sowie mit einem weiteren Ablufthauptventil 23 ver-

bunden. Das weitere Zulufthauptventil 22 enthält ein Um¬ schaltventil 24 und ein Rückschlagventil 25; die Druckbeauf¬ schlagung des weiteren Zulufthauptventils 22 erfolgt mittels des weiteren Steuerventils 8, das an den Vorsteuerdruck- regier 9 angeschlossen ist.

Das weitere Ablufthauptventil 23 besteht nur aus einem pneu¬ matischen Umsehaltventil 29, das mit seiner von einer Membran 30 gebildeten Druckbeaufschlagungsseite über eine Zuleitung 31 mit dem Innenraum 32 des einen Zulufthauptventils 10 ver¬ bunden ist. Das weitere Ablufthauptventil 23 hat einen Ent¬ lüftungskanal 33; eine entsprechende Entlüftungsöffnung 34 weist auch das eine Ablufthauptventil 17 auf.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß der Zweikammer- Stellantrieb 1 über eine mechanische Verbindung 35 auf ein Stellglied 36 einwirkt, das das Stellorgan eines nicht weiter dargestellten Ventils sein kann. Mit der Verstellung des Zweikammer-Stellantriebs 1 wird über eine in der Figur strichliert dargestellte weitere mechanische Verbindung 37 eine elektrische Rückmeldeeinrichtung - hier in Form des Potentiometers 4 - entsprechend der Stellung des Zweikammer- Stellantriebs 1 verstellt.

Weitere Einzelheiten des elektro-pneumatischen Stellungs¬ reglers werden im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung seiner Arbeitsweise erläutert:

Wird an den Stellungsregler bei noch nicht angelegtem Ver¬ sorgungsdruck V eine nicht dargestellte Betriebsspannung angelegt, dann bewegt sich ein Ventilorgan 38 des weiteren

Steuerventils 8 aus der in der Figur gezeigten Lage nach oben und verschließt dadurch eine Abluftöffnung 39, woraufhin sich im Innern 19 des weiteren Steuerventils 8 ein Druck aufbaut, der zu einem Schließen des weiteren Zulufthauptventils 22 führt; das eine Ablufthauptventil 17 bleibt unbetätigt in der gezeigten Lage, weil über die eine Zuleitung 18 als Betäti¬ gungseinrichtung für das eine Ablufthauptventil 17 und das Umsehal ventil 24 eine Entlüftung über eine Entlüftungs- öffnung 40 erfolgt. Ist der Versorgungsdruck V zugeschaltet und wird durch ein elektrisches Signal am Ausgang 5 der

Regelelektronik 2 das Steuerventil 6 betätigt, dann legt sich dessen Ventilorgan 42 für die Zeit des Impulses gegen eine Abluftöffnung 43, so daß sich im Innenraum 13 des Steuer¬ ventils 6 der Vorsteuerdruck aufbaut, woraufhin das Ventil- organ des Umschaltventils 11 des einen Zulufthauptventils 10 nach unten bewegt wird; dadurch wird das Umschaltventil 11 zum Rohrstutzen 14 geöffnet. Es wird daraufhin das Rück¬ schlagventil 12 mit dem Versorgungsdruck V beaufschlagt und geöffnet. Damit gelangt ein Druckluftimpuls in die obere Kammer 16 des Zweikammer-Stellantriebs l. Gleichzeitig wird über eine weitere Zuleitung 31 der Versorgungsdruck V im Innenraum 32 des einen Zulufthauptventils 10 auf die Druck¬ beaufschlagungsseite (Membran 30) des weiteren Ablufthaupt¬ ventils 23 übertragen, wodurch sich dieses Ventil zur weite- ren Druckleitung 21 hin öffnet; es ist damit eine impuls¬ artige Entlüftung der unteren Kammer 20 des Zweikammer- Stellantriebs 1 über die Entlüftungsöffnung 33 des weiteren Ablufthauptventils 23 möglich. Das nur schematisch darge¬ stellte Stellorgan des Stellantriebs 1 ist auf diese Weise impulsartig etwas nach unten bewegt. Das Signal am Ausgang 5

ist beendet, und der Stellantrieb 1 bleibt in der erreichten Lage stehen.

Soll aufgrund eines elektrischen Signals am weiteren Ausgang 7 der Regelelektronik 2 das Stellorgan des Stellantriebs 1 impulsartig nach oben bewegt werden, dann wird das weitere Steuerventil 8 betätigt und sein Ventilorgan 38 für die Zeit des Signals in die in der Figur dargestellte Lage gebracht. Dadurch wird der Innenraum 19 des weiteren Steuerventils 8 entlüftet, woraufhin das Schließorgan des Umschaltventils 24 in seine geöffnete Stellung aufgrund der Wirkung einer Feder 45 zurückfällt und außerdem über die eine Zuleitung 18 als Betätigungseinrichtung für das eine Ablufthauptventil 17 ein Umschaltventil 49 dieses Hauptventils 17 entgegen der Wirkung einer Feder 46 durch den Versorgungsdruck V auf der Druck- beaufschlagungsseite (Membran 41) umgeschaltet wird. Dadurch wird entsprechend dem elektrischen Signal die eine Druck¬ leitung 15 und damit die eine Kammer 16 des Zweikammer-Stell¬ antriebs 1 über die Entlüftungsöffnung 34 im Bereich des einen Ablufthauptventils 17 impulsartig entlüftet. Damit einher geht eine impulsartige Druckbeaufschlagung des Rück¬ schlagventils 25 des weiteren Zulufthauptventils 22, so daß der Versorgungsdruck V impulsartig über einen Eingangsstutzen 47 und das geöffnete Rückschlagventil 25 an der weiteren Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 liegt. Das weitere Abluftventil 23 weist zu diesem Zeitpunkt die dargestellte Ventilstellung auf, weil das eine Steuerventil 6 entlüftet und damit auch der Innenraum 32 des einen Zulufthauptventils 10 über ein Entlüftungsrohr 48 entlüftet ist.