<Desc/Clms Page number 1>
rmsehaltbare statische und isodrome Regeluig fiir Kraftmaschiucn.
Jeder Regelvorgang muss, abgesehen von den seltenen Fällen der sogenannten Selbstregelung, durch die bekannte Rück- oder Nachführeinrichtung beendet werden, um Pendelungserscheinungen zu verhindern. Der einfachste Fall einer derartigen Regelung ist die sogenannte statische Regelung.
Bei dieser sind Regler, Hilfssteuerung und Servomotor bzw. Ventil in der Weise miteinander gekuppelt, dass bei der durch den Regler eingeleiteten Verstellbewegung die hiebei aus ihrer Deeklage herausgeschobene Steuerung der Hilfssteuerung wieder zur Deckung gebracht wird. Jeder Stellung des Reglers entspricht
EMI1.1
Beim Parallelarbeiten mehrerer Turbogeneratoren, von denen mindestens einer zur Frequenzhaltung dient, ist bei den übrigen Maschinen eine nennenswerte Drehzahländerung nicht möglich. Will man in diesem Falle die Leistung einer solchen Maschine verändern, so muss man mit Hilfe der sogenannten Tourenverstellung im Reglergestänge eingreifen, um bei gleichbleibender Stellung des Reglers eine Ver- änderung in der Stellung des Regelorgans herbeizuführen. In diesem Falle ist im Gegensatz zu dem ersten erläuterten Fall einer bestimmten Stellung des Reglers eine beliebige Stellung des Regelorgans durch Verschiebung der Kennlinie zugeordnet.
Den Gegensatz zur statischen Regelung bildet die sogenannte isodrome Regelung. Diese arbeitet im Gegensatz zur statischen Regelung nicht mit einem bleibenden. sondern mit einem vorübergehende Ungleichförmigkeitsgrad. Sie bewirkt ähnlich wie im Falle der Regelung über die Tourenverstellung. dass ein und derselben Stellung des Reglers beliebige Stellungen des Regelorgans zugeordnet sein können.
Im Prinzip läuft sie darauf hinaus, dass die zunächst statische Rückführung wieder rückgängig gemacht wird, so dass also dem durch den Regler hervorgerufenen Regelvorgang gewissermassen ein zweiter. von der Rückführung her wirkender Regelvorgang überlagert wird.
Alle diese Zusammenhänge sind bekannt und sind nur zum Verständnis der nachfolgenden Ausführungen nochmals kurz erwähnt.
Weder die statische noch die isodrome Regelung einer Kraftmaschine bieten grundsätzliche Schwierigkeiten, soweit sie allein an der Maschine vorgesehen sind. Dagegen tritt eine sehr schwierige Aufgabe auf, wenn es sich darum handelt, die Regelung so auszubilden, dass man beliebig von statischer auf isodrome Regelung und umgekehrt übergehen kann unter der Voraussetzung, dass bei einer derartigen Umschaltung nichts an der augenblicklichen Leistung der Maschine geändert werden darf. Ebenso soll durch eine mehrmalige Umschaltung nicht etwa der Fall eintreten, dass eine der Endlagen der Steuerung erreicht und damit die Regelung unmöglich gemacht wird.
Man könnte zunächst daran denken, bei der bekannten isodromen Rückführung mit Ölbremse und Pufferfeder zum Übergang auf statischen Betrieb die Ölbremse festzustellen, so dass sie als starres
EMI1.2
<Desc/Clms Page number 2>
an sich einen statischen Betrieb durchführen. Jedoch würde beim Übergang vom statischen auf isodromen Betrieb nicht die Bedingung erfüllt sein, dass die Leistung sich, nicht ändert, denn bei einer bestimmten
EMI2.1
Dieser an sich einfache Weg zur Umschaltung von statischem auf isodromen Betrieb und umgekehrt ist also für die angegebene Voraussetzung nicht brauchbar. Ein Abkuppeln des Federsystems, das vielleicht die eben erläuterten Schwierigkeiten beseitigen würde, ist deshalb nicht möglich, weil dann die bereits erwähnte Möglichkeit besteht, dass bei mehrmaliger Umschaltung eine der Endlagen des Regelsystems erreicht wird.
Betrachtet man sich ein statisches Regelsystem aus Regler, Hilfssteuerung und Servomotor und nimmt man an, dass die Drehzahl konstant gehalten werden soll, selbst wenn die Leistung sich ändert (Eingriff über die Tourenverstellung), so erkennt man, dass der der Tourenverstellung unterstellte Steuerungsteil gewissermassen mit seiner jeweiligen Stellung die Leistung der Maschine abbildet. Von dieser Tatsache wird bei der Erfindung Gebrauch gemacht, u. zw. dadurch, dass ein Motor vorgesehen wird, der bei Isodrombetrieb diesen Steuerungsteil, dessen Lage ein Mass für die Leistung der Maschine ist, jeweils so verstellt, dass das Steuerungsgestänge letzten Endes bei Isodrombetrieb die gleiche Lage einnimmt wie bei statischem Betrieb bei der gleichen Leistung und der gleichen Drehzahl.
Negativ ausgedrückt bedeutet das, dass, solange die Steuerungsteile im Isodrombetrieb bei einer bestimmten Leistung und einer bestimmten Drehzahl nicht dieselbe Stellung eingenommen haben wie beim statischen Betrieb, bei gleicher Leistung und Drehzahl keine Umschaltung ohne Laständerung möglich ist, auch könnte in diesem Falle nicht das Erreichen einer der Endlagen der Steuerung verhindert werden.
Das allgemeine Prinzip, nämlich durch einen Motor eine identische Stellung beim Isodrombetrieb zu einer Stellung beim statischen Betrieb herbeizuführen, lässt sich auf verschiedenen Wegen verwirklichen. Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob der Motor ein Elektromotor oder ein hydraulischer oder pneumatischer oder irgendein anderer Motor ist. An Hand der Figuren werden Ausführungformen mit verschiedenen Motoren beschrieben werden.
In der Fig. 1 ist ein Regelsystem mit Elektromotoren schematisch dargestellt. Das Ventil 1 soll vom Drehzahlregler 2 entweder statisch oder isodrom geregelt werden. Zu seiner Verstellung ist ein Servomotor 3 und eine Hilfssteuerung, bestehend aus dem Steuerstift 4 und der Steuerhülse 5, vorgesehen.
Servomotor 3 einerseits und Regler 2 und Steuerstift 4 anderseits sind über das Gestänge 6,7, 8 miteinander verbunden. An der Stange 7 ist die Stange 9 eines Federpuffers mit der Feder 10 und dem Zylinder 11 angelenkt. Der Zylinder 11 gleitet mit einer Führung 12 in einer Hülse 13, in die am unteren Ende eine Gewindespindel. M eingeschraubt ist. Die Büchse 13 ist mit Feder und Nut in einem Schneckenrad 15 geführt, das durch einen Motor 16 angetrieben werden kann. Spindel 14 und Hülse 5 sind über die Stange 17 mit dem Drehpunkt 18 miteinander verbunden. Die Hülse 5 kann durch einen Motor 19 gehoben oder gesenkt werden.
EMI2.2
Hülse 5 angehoben, so dass die Leitung 21 mit der Druckölleitung 22 in Verbindung gesetzt wird.
Der Kolben 3 wird von oben her mit Drucköl beaufschlagt und das Ventil 1 weiter geschlossen. Die Rück- führung wirkt in diesem Falle über das bereits erwähnte Gestänge 6, 7, 8 auf den Steuerstift 4, der der Hülse 5 nachgeführt wird, bis wieder die Decklage erreicht ist. Der Drehpunkt 23 ist hiebei in die Stellung 23' gelangt, ebenso der Drehpunkt 24 in die Stellung 24', der Punkt 25 in die Stellung 25'und der Punkt 26 in die Stellung 26'. Gleichzeitig ist aber auch der Punkt 27 in eine tiefere Lage gekommen. Somit hat das aus dem Federpuffer und der Hülse 13 bestehende System eine Bewegung ausgeführt.
Es ist aber innerhalb des Systems selbst keine Relativbewegung aufgetreten, denn durch die entsprechende Bemessung der Gestänge des Gelenkvierecks ist die vorübergehende Relativverschiebung zwischen der Verlängerung 12 des Kolbens 11 und der Hülse 13 wieder ausgeglichen. Vorausgesetzt ist dabei, dass sich die Drehzahl bei diesem Regelvorgang nicht geändert hat, was dadurch ermöglicht wird, dass die Maschine parallel zu einer andern Maschine arbeitet, welche die Drehzahl hält. Die Tatsache, dass trotz der Gesamtversehiebung des Gelenkvierecks an der relativen Lage der Steuerungsteile nichts geändert wurde, ermöglicht nun einen stossfreien Übergang von statischer Regelung auf isodrome Regelung.
Zu diesem Zweck ist es nämlich zunächst nur erforderlich, die mit 20 bezeichnete Kupplung zwischen den Teilen 12 und 1. 3 herzustellen, dann ist das Isodromsystem ohne Kraftausgleich und ohne Änderung von Gestängelängen in das Regelsystem eingegliedert. Es würde aber, wenn jetzt ein neuer Regelvorgang einsetzt, noch keine isodrome Rückführung vorhanden sein. Diese wird dadurch ermöglicht, dass man die Funktion des Motors 19 verändert. Während er bisher als Tourenverstellmotor diente, wird er jetzt umgeschaltet, um die Nachgiebigkeit der Isodromregelung herzustellen. Zu diesem Zweck wird der Federpuffer mit einer elektrischen Schalteinrichtung für den Motor 19 ausgerüstet, die in der Fig. la in vergrössertem
<Desc/Clms Page number 3>
Massstabe herausgezeichnet ist.
An der Stange 9 wird ein Kontakthebel 28 befestigt, der mit Kon- takten 29,29'am Pufferzylinder 11 zusammenarbeitet.
Zur Erläuterung der Wirkung dieser Anordnung sei wieder der Fall der Entlastung der Maschine gewählt. Diese ruft eine vorübergehende Drehzahlsteigerung hervor, die sich in einer Abwärtsbewegung des Steuerstiftes 4 auswirkt. Es wird wieder die Leitung 21 an die Druckleitung 22 angeschlossen und das Ventil 1 abwärts bewegt. Zunächst erfolgt wieder eine Rückführung über das Gestänge 6,7, 8, u. zw. in dem Sinne, dass der zunächst abwärts bewegte Steuerstift 4 wieder angehoben wird. Gleichzeitig wird aber der Punkt 27 abwärts gedrückt, so dass zwischen dem Kontakthebel 28 und einem der Kontakte 29' ein Stromkreis für den Motor 19 geschlossen wird.
Die durch ihn hervorgerufene Bewegung der Hülse 5 muss so verlaufen, dass sie der Rückführbewegung über das Gestänge 6,7, 8 entgegenwirkt, d. h. einen Steuerungsvorgang einleitet, der im Sinne des Regelvorganges verläuft. Die Hülse 5 wird also angehoben, u. zw. so weit, dass durch die Übersetzung über die Stange 17 und die Hülse 13 die Hülse 11 so weit gesenkt wird, dass die Spannung der Feder 10 wieder ihren ursprünglichen Wert erreicht. Ist das der Fall, dann ist die vor dem Regelvorgang vorhandene Drehzahl wieder hergestellt.
Es war als Wesen der Erfindung bezeichnet, dass bei der isodromen Regelung durch einen Motor, also den Motor 19, wieder dieselbe Lage der Steuerungsteile herbeizuführen ist wie bei statischer Regelung bei gleicher Drehzahl und gleicher Leistung. Betrachtet man sich die Lage des Gestänges jetzt nach der Durchführung der isodromen Regelung, so findet man, dass die Punkte 23'bis 26'wieder dieselbe Lage wie vorher bei der statischen Regelung eingenommen haben, dass also das neue Prinzip durch diese Anordnung verwirklicht ist, u. zw.
mit einer besonders einfachen Ausführungsform deshalb, weil man dem Motor 19 je nach der Art der Regelung zwei Funktionen zuweist, nämlich bei statischer Regelung die Funktion der Tourenverstellung, bei isodromer Regelung die Funktion eines Ausgleichsmotors für die Nachgiebigkeit der Rückführung. Also auch beim Isodrombetrieb wird wie beim statischen Betrieb die Leistung in der Stellung der Hülse 5 abgebildet.
Da der Motor19 bei Übergang zu isodromer Regelung seine Funktion ändert, so ist es nicht möglich, ihm während dieses Betriebes die Funktion der Drehzahlverstellung zuzuweisen. Hiefür ist vielmehr der bereits erwähnte Motor 16 vorgesehen. Es wurde bereits erläutert, dass während eines Verstellvorganges sich die relative Lage zwischen der Verlängerung 12 des Zylinders 11 und der Hülse 13 ändert. Betrachtet man den statischen Betrieb unter dem Gesichtspunkt, dass nicht von der Tourenverstellung aus die Drehzahl konstant gehalten wird, sondern dass der Regelvorgang durch eine Veränderung in der Stellung des Drehzahlreglers 2 hervorgerufen wurde, so ist das Mass der Relativverschiebung zwischen den Teilen 12 und 13 gewissermassen ein Mass für die Drehzahländerung.
Von dieser Erkenntnis kann man Gebrauch machen, um für den Isodrombetrieb eine Drehzahländerung herbeizuführen, indem man durch den
EMI3.1
Bei diesem Verstellvorgang ändert sich die Länge 27,26, und es muss sich jetzt infolgedessen auch der Abstand 24,25 ändern. Um Deckstellung des Steuerstiftes 4 gegenüber der Hülse 5 zu erzielen, muss der Ausgleich über das Gestänge 8, d. h. also über eine Drehzahländerung, erfolgen.
Für Kraftmaschinenregler wird vielfach eine Möglichkeit der Veränderung des Ungleichförmigkeitsgrades verlangt, die man durch Änderung in der Rückführübersetzung herbeiführen kann. An dem beschriebenen Gelenkviereck darf jedoch nichts geändert werden, da sonst das Regelgesetz gestört würde, d. h. der Übergang von statischer zu isodromer Regelung und umgekehrt unmöglich wäre. Deshalb ist die Änderung des Übersetzungsverhältnisses aus dem Gelenkviereck heraus in die Verstellvorrichtung 30 verlegt.
In der Fig. 2 ist dasselbe System dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass der Motor, der die Nachgiebigkeit der isodromen Regelung schafft, durch den Federpuffer selbst gebildet wird, während ein weiterer, in diesem Falle als Elektromotor ausgebildeter Motor zur Tourenverstellung sowohl beim statischen als beim isodromen Betrieb dient. Die Hülse 31, der der Steuerstift zugeordnet ist, ist in einer Spindel 34 befestigt, die mit Feder und Nut 35 in einem Schneckenrad 36 geführt wird. Das Schneckenrad 36 wird vom Elektromotor 37 angetrieben. Der Gewindeteil38 der Spindel 34 wird von einer Gewindeklauenkupplung 39 und der Gewindeteil 40 von einer Gewindeklauenkupplung 41 umfasst. Am Kupplungsteil 41 ist über die Stange 42 der Kolben 43 einer Ölbremse angelenkt, an dem der Zylinder 44 eines Federpuffers mit der Feder 45 befestigt ist.
Die Federstange 46 ist an der Stange 47 des Reglergestänges angelenkt. Bei statischem Betrieb ist die Kupplung 39 eingerückt und die Kupplung 41 gelöst. Gleichzeitig ist der Hahn 48 in einer Umführungsleitung 49 der Ölbremse geöffnet, so dass diese keine besondere Wirkung ausübt. Bei einer Entlastung der Maschine wird-unter der Voraussetzung, dass die Drehzahl konstant bleiben soll-durch den Motor 37 über die Spindel 34 und den Gewindeteil 38 die Hülse 31 angehoben, so dass Drucköl aus der Leitung 50 über die Leitung 51 in den Raum 52 oberhalb des Kolbens 53 gelangen kann, so dass das Ventil 54 weiter schliesst. Bei dieser Bewegung wird über das Gestänge 55,47, 56 der Steuerstift 57 angehoben, bis die Decklage zwischen Steuerstift 57 und Hülse 31 wieder hergestellt ist.
Infolge der Abwärtsbewegung des Ventils 54 wurde auch der Zylinder 44 durch die Stange 46 über die Feder 45 abwärts geschoben und dadurch der Kupplungsteil 41 angehoben. Wird jetzt auf Isodrombetrieb umgeschaltet, so wird die Kupplung 39 gelöst und dafür die Kupplung 41 eingelegt. An dem die
<Desc/Clms Page number 4>
Regelung bestimmenden Gelenkviereck wird bei diesem Übergang auf Isodrombetrieb nichts geändert. Es tritt infolgedessen auch keine Laständerung ein. Zur Wirkungsweise der Isodromregelung sei wieder der Fall der Entlastung herangezogen. Es tritt zunächst ein kurzzeitiger Drehzahlanstieg ein, der zu einer Abwärtsbewegung des Steuerstiftes 57 führt. Der Kolben 53 wird abwärts bewegt und damit wieder über die Stange 46 eine Kraft auf die Feder 45 ausgeübt.
Da jedoch bei diesem Betriebsfall das Ventil 48 geschlossen ist, so kommt die Bremswirkung der Ölbremse 43 zur Geltung. Zunächst war, wie bereits beschrieben, über das Gestänge 47,56 eine Rückführbewegung eingeleitet worden, d. h. der zunächst nach abwärts gegangene Steuerstift 57 wurde angehoben. Damit nun wieder die ursprüngliche Drehzahl erreicht werden kann, muss das Ventil 54 weiter geschlossen werden. Das geschieht jetzt durch die Kraft der gespannten Feder 45, welche über den Hebel 42 die Spindel 34 und damit die Hülse 31 anhebt, also die Verbindung zwischen der Druckölleitung 50 und der Steuerleitung 51 aufrechterhält. Dieser Vorgang verläuft so lange, bis der Drehzahlregler wieder seine Ausgangsstellung eingenommen hat, d. h. die Teile 31 und 57 ihre Decklage erreicht haben.
Dann hat das Gelenkviereck bei gleicher Leistung und gleicher Drehzahl im isodromen Betrieb die gleiche Lage eingenommen wie bei gleicher Leistung und gleicher Drehzahl bei statischem Betrieb. Der Motor 44, 45 greift also auch in diesem Falle an einem Teil der Steuerung an, dessen Lage bei statischem Betrieb und gleichgehaltener Drehzahl ein Bild für die Leistung der Maschine ist. Soll bei isodromem Betrieb die Drehzahl der Maschine verändert werden, so ist das auch wieder mit Hilfe des Motors 37 möglich, der die Hülse 31 zu verschieben gestattet.
Da auch bei dieser Art der Drehzahlverstellung wieder eine Seite des Gelenkvierecks in ihrer Länge verändert wird, so ist der Gleichgewichtszustand erst hergestellt, wenn die Längenänderung durch eine Drehzahländerung ausgeglichen ist.
EMI4.1
die zum Steuerstift 4 gehört, greift wieder ein Motor 19 an, der bei statischem Betrieb als Tourenverstellmotor und bei Isodrombetrieb als Ausgleichsmotor zur Erzielung der Nachgiebigkeit dient. Weiter findet sich der Motor. M wieder, der bei statischem Betrieb als Korrekturmotor und bei Isodrombetrieb als Tourenverstellmotor dient. Entfallen ist jedoch der Federpuffer mit der elektrischen Steuerung für den Motor-M. Dafür ist eine Hilfssteuerung 58, 59 vorhanden, die ähnlich wie der Federpuffer nach der Fig. 1 in das Gelenkviereck eingeschaltet ist.
Diese Hilfssteuerung dient zur Verstellung eines Regelanlassers für die Motoren 16 und 19, wie an Hand der Fig. 4 im einzelnen erläutert werden soll. Die Wirkungsweise dieser Anordnung sei zunächst wieder bei statischem Betrieb, u. zw. für den Fall der Entlastung der Maschine, besehrieben. Hiebei wird durch den Motor 19 die Hülse 5 angehoben, so dass eine Verbindung zwischen der Druckleitung 22 und der Steuerleitung 21 hergestellt wird. Der Kolben 3 wird von oben her mit Drucköl beaufschlagt und das Ventil 1 weiter geschlossen. Bei der Abwärtsbewegung des Ventilgestänges wird über das Rückführgestänge 6, 7, 8 der Steuerstift 4 angehoben, bis er wieder zur Decklage mit der Hülse 5 gekommen ist.
Gleichzeitig mit der Aufwärtsbewegung der Hülse 5 war infolge der Kupplung über den Hebel 17 die Hülse 59 abwärts bewegt worden. Es kann zunächst einmal der Einfachheit halber angenommen werden, dass hiedurch ein Regelvorgang für den Motor 16 noch nicht zustande gekommen sei. Dann wird während des Rüekführvorganges der Steuerstift 58 der Hülse 59 nachgeführt, bis wieder Deeklage erreicht ist. Sollte sich die Drehzahl der Maschine während des Regelvorganges geändert haben, so würde die Decklage zwischen den Teilen 58, 59 nicht erreicht sein, es würde also die Steuerleitung 61 bzw. 62 mit der Druckleitung 60 in Verbindung sein.
Der noch zu beschreibende Regelanlasser würde verstellt werden und der Motor 16 würde die Stellung der Teile 58, 59 korrigieren, bis wieder Decldage erreicht ist.
Das Gelenkviereck des Reglergestänges ist damit bei festgehaltenem Drehpunkt 63 in eine neue Stellung gekommen. Wird jetzt auf Isodrombetrieb umgeschaltet, so wird der Motor 16 von der Hilfssteuerung 58, 59 abgeschaltet und dafür der Motor 19 eingeschaltet. Es sei wieder der Fall der Entlastung der Maschine angenommen. Hiebei tritt ein kurzzeitiger Drehzahlanstieg ein, der zu einem Anheben des Punktes 63 und damit zu einer Abwärtsbewegung des Steuerstiftes 4 führt. Der Kolben 3 wird wieder von oben her mit Drucköl beaufschlagt und das Ventil 1 weiter geschlossen. Durch das Rückführgestänge 6, 7, 8 wird der vorher abwärts gegangene Steuerstift 4 wieder angehoben. Zur Erzielung einer nachgiebigen Rückführung muss jedoch die eben erläuterte statische Rückführung wieder aufgehoben werden.
Das geschieht dadurch, dass beim Heben des Steuerstiftes 4 der Steuerstift 58 heruntergedrückt wird. Die Steuerleitungen 61 und 62 werden wieder freigegeben, und es wird jetzt der Motor 19 angelassen, während der Motor 16 stillsteht. Der Punkt 64 wird also zum festen Drehpunkt für die Stange 17. Die Drehriehtung des Motors 19 ist bei diesem Steuervorgang so, dass die hiedurch hervorgerufene Bewegung der Hülse 5 im Sinne der Regelbewegung verläuft. Die Hülse 5 muss also angehoben werden, damit die Verbindung zwischen den Leitungen 22 und 21 noch eine gewisse Zeit aufrechterhalten werden kann.
Der Steuerstift 58 war, wie bereits erwähnt, nach unten gedrückt worden. Da jetzt die Hülse 5 durch
EMI4.2
nach unten gezogen. Die Ausgangsdrehzahl ist erreicht, wenn sowohl der Steuerstift 4 mit der Hülse 5 als auch der Steuerstift 58 mit der Hülse 59 zur Decklage gekommen ist. Auch hier wieder ist das Prinzip
EMI4.3
<Desc/Clms Page number 5>
statischen Betrieb ein Abbild der Leistung der Maschine ist, und dass weiter beim Isodrombetrieb die Steuerungsteile die gleiche Lage einnehmen, die sie bei gleicher Leistung und gleicher Drehzahl beim statischen Betrieb einnehmen würden. Die Drehzahl kann, wie im Falle der Fig. 1, beim Isodrombetrieb
EMI5.1
Wenn man die Anordnungen nach den Fig. 1-3 betrachtet, so findet man, dass ihnen ein Merkmal gemeinsam ist, nämlich das, dass zur Steuerung des Isodrommotors während des Isodrombetriebes ein Steuerungsteil Verwendung findet, der lediglich während der vorübergehenden Drehzahländerung eine Bewegung ausführt, während er beim statischen Betrieb wirkungslos gemacht ist. Unter Anwendung dieses Prinzips lässt sich nun eine Vereinfachung der ganzen Anordnung erzielen, wie es aus der Fig. 4 hervorgeht. Es findet sich bei dieser Anordnung wieder der Leistungsregler 65, die Hilfssteuerung, bestehend aus Steuerstift 66 und Hülse 67, der Servomotor 68 zur Verstellung des Ventils 69 und das Rückführgestänge 70, 71. An der Hülse 67 greift wieder der Tourenverstellmotor 72 an.
Das Abweichende dieser Anordnung liegt darin, dass die in der Fig. 3 mit 58, 59 bezeichnete Hilfssteuerung jetzt unmittelbar mit dem Regler 65 verbunden ist. An der Muffe 73 ist der Steuerstift 74 angelenkt dem die Steuerhülse 75 zugeordnet ist. An dieser greift der Motor 76 an, der bei statischem Betrieb als Korrekturmotor, bei Isodrombetrieb als Tourenverstellmotor dient. Es sei zunächst wieder der Fall der statischen Regelung
EMI5.2
einer Entlastung der Maschine wird durch den Motor 72 die Hülse 67 abwärts gezogen und die Steuerleitung 77 mit der Druckleitung 78 verbunden. Kolben 68 und Ventil 69 werden gesenkt. Bei dieser Bewegung wird auch der Steuerstift 66 nach unten gedrückt, also der Hülse 67 nachgeführt, bis die Decklage wieder erreicht ist.
Der Motor 76 tritt beim statischen Betrieb in Tätigkeit, wenn eine Drehzahl- änderung eingetreten ist, u. zw. verschiebt er dabei die Hülse 75 so, dass sie wieder zur Decklage mit dem Steuerstift 74 kommt.
Beim Isodrombetrieb wird der Motor 76 abgeschaltet und der Motor 72 auf den Regelanlasser geschaltet. Dieser enthält zwei durch Federn 79, 79' belastete Kolben 80, 80', die an einen Waagebalken M angreifen. Dieser trägt einen Kontaktarm 82, der auf Steuerkontakten 83 gleitet. Bei einem Drehzahlanstieg der Maschine wird sowohl der Steuerstift 74 als der Steuerstift 66 angehoben.
Der Steuerstift 66 schliesst die Steuerleitung 77 an die Druckleitung 78 an, während der Steuerstift 74 die Steuerleitung 84 an die Druckleitung 85 und die Steuerleitung 86 an den Ablauf anschliesst. Die Abwärtsbewegung des Ventils 68 führt zu einer Senkung des Steuerstiftes 66, so dass dieser das Bestreben hat, die Decklage
EMI5.3
vorübergehendem Drehzahlanstieg hatte der Regelanlasser ausgeschlagen und den Motor 72 so angelassen, dass die Hülse 67 abwärts gezogen, also im Sinne der Bewegung des Steuerstiftes 66 bewegt wird. Die ursprüngliche Drehzahl ist erst wieder erreicht, wenn der Steuerstift 66 seine Decklage gegenüber der Hülse 67 und der Steuerstift 74 seine Decklage gegenüber der Hülse 75 erreicht hat.
Einen ähnlichen Aufbau wie die Steuerung nach Fig. 4 zeigt die Steuerung nach Fig. 5, nur mit dem Unterschied, dass die Einleitung der Bewegungsvorgänge nicht durch Elektromotoren, sondern durch hydraulische Motoren erfolgt. Es handelt sich zunächst um den ganz normalen Aufbau einer Regelung mit Fliehkraftpendel 87, Steuerstift 88, Steuerhülse 89, Servomotor 90 und Ventil 91. Regler, Steuerstift und Servomotor sind über die Stange 92 miteinander gekuppelt. Die Hülse 89 ist an einem Kraftkolben 93 befestigt, der über Steuerleitungen 94 bzw. 94'und 95 bzw. 95'mit Öl versorgt werden kann. Die für die Durchführung der einzelnen Regel-und Steuerbewegungen erforderlichen Organe sind als Schieber dargestellt.
Wenn der Schieber 96 so eingestellt ist, dass keine der Leitungen 97,97'mit der Zulaufleitung 98 und der Ablaufleitung 99 verbunden ist, und wenn weiter der Umschaltschieber 100 seine untere Lage eingenommen hat, so arbeitet der Regler im statischen Betrieb. Die Drehzahl wird durch das Parallelarbeiten mit andern Maschinen konstant gehalten. Wenn nun die Leistung der Maschine verringert werden soll, so muss die Steuerhülse 89 abwärts gezogen werden, damit die Druckleitung 101 mit der Steuerleitung 102 in Verbindung gesetzt und der Kolben 90 im Schliesssinne des Ventils 91 von oben her mit Drucköl beaufschlagt werden kann. Der Kolben 93 muss also ebenfalls von oben her mit Drucköl beaufschlagt werden.
Das geschieht, indem der Schieber 96 nach rechts bewegt wird, also die Zulaufleitung 98 mit der Leitung 94 in Verbindung gesetzt wird, während gleichzeitig die Leitung 95 in Verbindung mit der Ablaufleitung 99 kommt. Bei der Abwärtsbewegung des Ventils 91 wird, da der Dreh-
EMI5.4
der Bewegung der Muffe 103 der Steuer stift 104 je nach der Drehzahländerung aufwärts oder abwärts bewegt und dadurch der mit der Hülse 105 verbundene Kolben 106 mit Drucköl aus der Zulaufleitung 107 beaufschlagt. Die Bewegung des Kolbens 106 verläuft derart, dass die Bewegung des Steuerstiftes 104 durch Nachführung der Hülse 105 wieder ausgeglichen wird. Soll von statischem auf Isodrombetrieb übergegangen werden, so wird der Schieber 100 in die stark ausgezogene Lage gebracht.
Jetzt sind es die vorübergehenden Drehzahländerungen der Maschine, welche den Regelvorgang einleiten. Es sei wieder der Fall der Entlastung der Maschine gewählt. Die Muffe 103 hebt sich an, hebt dabei den Steuer-
<Desc/Clms Page number 6>
stift 88 und verbindet wieder die Druckleitung 102 mit der Druckleitung 101. Die Stange 92 sucht den Steuerstift wieder zurückzuführen. Da jedoch isodrome Regelung vorhanden ist, muss dieser Rückführ- bewegung entgegengewirkt werden, um die ursprüngliche Drehzahl der Maschine wieder herbeizuführen.
Das geschieht über den mit dem Regler 87 gekuppelten Steuerstift 104. Dieser wird nämlich ebenfalls angehoben und stellt dadurch eine Verbindung von der Zulaufleitung 107 mit der Leitung M'her. Der Kolben 93 wird abwärts geschoben und nimmt dabei die Hülse 89 mit, d. h. im gleichen Sinne der Rückführbewegung. Das Regelsystem kommt erst dann wieder zur Ruhe, wenn sowohl der Steuerstift 104 gegenüber der Hülse 105 als auch der Steuerstift 88 gegenüber der Hülse 89 seine Decklage eingenommen hat. Will man im Isodrombetrieb die Drehzahl verstellen, so ist das mit Hilfe des Hahnes 96 möglich, durch den je nach seiner Einstellung der Kolben 106 von unten oder oben her mit Drucköl beaufschlagt
EMI6.1
stift 104 ebenfalls verschoben werden muss, bis wieder die Decklage erreicht ist.
In Fig. 6 ist schliesslich die Anwendung der Erfindung auf einen hydraulischen Regler mit Mengenschieber und Druekschieber dargestellt. Das Prinzip dieses Reglers besteht kurz darin, dass die Mengen- änderungen eines Steuermittels zur Abgabe der Regelimpulse herangezogen werden. Das Steuermittel wird von einer Pumpe 108 gefördert, die mit der zu regelnden Maschine gekuppelt ist. Im Regler verteilt sich der Strom des Hilfssteuermittels auf einen Teilstrom 109, der über ein Drosselorgan 110 geführt ist, und einen zweiten Teilstrom 111, der einen Steuer querschnitt 112 durchfliesst. Die Grösse dieses Querschnittes ist durch den Mengenschieber 113 bestimmt.
Nach Vereinigung der beiden Teilströme im Raum 114 durchströmt der Gesamtstrom den Querschnitt 115, dessen Grösse durch den Druckschieber 116 bestimmt wird. Hinter dem Regler kann der Flüssigkeitsstrom z. B. zu den Lagern fliessen. Mit dem Mengenschieber. H. 3 ist der Steuerstift 117 gekuppelt, dem eine Steuerhülse 118 zugeordnet ist. Diese ist über den Hebel 119 mit dem Servomotor 120 des Ventils 121 gekuppelt. Wenn infolge Drehzahlerhöhung der zu regelnden Maschine die Fördermenge der Pumpe 108 ansteigt, so entsteht im Raum 122 vor dem Mengenschieber 113 ein vorübergehender Druckanstieg, der den Mengenschieber 113 so weit abwärts schiebt, bis der durch Vergrösserung der Steueröffnung 112 hervorgerufene Druckabfall den vorangegangenen Druckanstieg ausgeglichen hat.
Da auch im Raum 114 infolge der Vergrösserung der Fördermenge ein Druckanstieg auftritt, so wird der Druckschieber 116 angehoben, u. zw. so weit, bis durch Vergrösserung der Steueröffnung 115 wieder der ursprüngliche Druck hergestellt ist. Bei Abwärtsbewegung des Mengenschiebers 113 war der Steuerstift 117 ebenfalls abwärts bewegt worden, so dass Drucköl aus der Zulaufleitung 123 über die Steuerleitung 124 in den Raum 125 oberhalb des Kolbens 120 gelangen und das Ventil 121 weiter schliessen konnte. Infolge der Kupplung des Kolbens 120 mit der Hülse 118 wird bei diesem Bewegungsvorgang die Hülse 118 gesenkt, bis sie wieder in Decklage mit dem Steuerstift 117 gekommen ist. Um nun der Maschine bei gleichbleibender Drehzahl eine andere Leistung zuweisen zu können, ist der Motor 126 vorgesehen, der mit der Drosselklappe 110 verbunden ist.
Um die Maschine zu entlasten, muss auf den Mengenschieber 113 eine Kraft im gleichen Sinne wirken, wie sie bei einer Drehzahlerhöhung eintritt. Der Motor 126 muss also so verstellt werden, dass die Drosselklappe 110 weiter schliesst, so dass der Teilstrom 109 verkleinert und dafür der Teilstrom 111 vergrössert wird.
Bei Isodrombetrieb muss nun gemäss der Erfindung die Drosselklappe 110 verstellt werden, da diese ja das Glied der Steuerung ist, das bei konstant gehaltener Drehzahl mit seiner Stellung ein Abbild der Leistung gibt. Für diesen Zweck trägt der Druckschieber 116 einen Steuerstift 127, dem die Steuerhülse 128 zugeordnet ist. An dieser greift ein Motor 129 an. Im statischen Betrieb hat dieser Motor lediglich die Aufgabe eines Ausgleiches. Normalerweise soll nämlich, da die Drehzahl konstant gehalten wird, die Stellung des Druckschiebers 116 sich nicht ändern. Tritt jedoch einmal eine Drehzahländerung und damit eine Änderung der Fördermenge auf, so wird durch den Druckschieber 116 der Steuerstift 127 bewegt und hiedurch der Regelanlasser 130 (vgl. Fig. 4) verstellt, der in diesem Falle auf den Motor 129 geschaltet ist.
Dieser verstellt die Hülse und gleicht hiedurch die Bewegung des Steuer stiftes 127 aus.
Im Isodrombetrieb ist dagegen der Regelanlasser 130 auf den Motor 126 geschaltet. Jetzt werden die Regelimpulse von vorübergehenden Drehzahländerungen abgenommen. Es sei wieder der Fall der Ent- lastung der Maschine gewählt. Hiebet steigt die Fördermenge der Pumpe an, und die Steuerung des Ventils 121 verläuft, wie im Zusammenhang mit dem statischen Betrieb erläutert wurde. Gleichzeitig tritt aber auch die Steuerung 127, 128 in Tätigkeit, u. zw. wirkt sie über den Regelanlasser 130 auf den Motor 126 und von diesem auf die Stellung der Drosselklappe 110. Da bei der isodromen Regelung der
EMI6.2
der Mengenschieber 113 so belastet werden, dass eine weitere Abwärtsbewegung über die Nachführung hinaus eingeleitet wird.
Um aber den Schieber 113 weiter abwärts zu bewegen, muss der auf seiner Oberseite wirkende Druck nochmals vergrössert werden. Das lässt sich durch die Drosselklappe dann erreichen, wenn man sie weiter schliesst, also den Teilstrom 109 verkleinert und dadurch den Teilstrom 111 vergrössert. Der Regelvorgang ist dann beendet, wenn die Steuerhülse 118 wieder zur Decklage gegenüber dem Steuerstift 117 und der Steuerstift 127'zur Decklage gegenÜber der Hülse 128 gekommen ist. Die Deckstellung zwischen 127 und 128 bedeutet jedoch, dass dann auch die gleiche Drehzahl wie vorher wieder erreicht ist. Die Tourenverstellung während des Isodrombetriebes erfolgt in diesem Falle über
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
sowohl der Motor 126 als auch der : Motor 129 Elektromotoren seien.
Es wäre selbstverständlich auch möglich, diese Elektromotoren durch hydraulische Motoren zu ersetzen, wie es z. B. im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert wurde.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Umschaltbare statische und isodrome Regelung für Kraftmaschine, insbesondere Turbogeneratoren, gekennzeichnet durch einen Motor (19) (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch od. dgl.), der bei isodromer Regelung an einem Glied (5) der Steuerung angreift, dessen Stellung bei statischem Betrieb und konstanter Drehzahl ein Bild der Leistung der Maschine ist, und in Abhängigkeit von einer beim Regelvorgang auftretenden Änderung einer Betriebsgrösse bis zur Wiederherstellung des Regelwertes, dessen Änderung den Regelvorgang einleitete, verstellt wird (Isodrommotor).