Vorrichtung zur Stabilisierung von Steuerungen. Bekannt sind Vorrichtungen zur Regelung von Kraft- oder Arbeitsmaschinen, deren Regelorgane unter dem gleichzeitigen Einfluss von zwei veränderlichen Grössen stehen. Bei diesen kann der Fall eintreten, dass eineder Grössen, unabhängig von der andern, infolge der Art ihrer Verbindung mit dem Regler einen labilen Regelverlauf herbeizuführen sucht. Unter gewissen Umständen kann trotz dem der Regelvorgang stabil sein.
Voraus setzung hierfür ist, dass die beiden Grössen unter sich unabhängig sind und die Steuer kraft, die durch eine Veränderung der labil wirkenden Grösse hervorgerufen wird, stets kleiner ist als diejenige, diederVeränderung der stabil wirkenden Grösse entspricht. Diese Betrachtung ist sinngemäss auch übertragbar auf die Fälle, wo es sich um mehrere Grössen handelt, die stabil bezw. labil wirken.
Erfüllt nun die Abhängigkeit der Grössen untereinander die angegebene Bedingung nicht, <B>so</B> hört (unter gewöhnlichen T-Tmständen) die Steuerung auf, stabil zu sein.
Beispiele von Verfahren zur Regelung einer Arbeitsmaschine, deren Regelorgan unter dem Einflusse von zwei veränderlichen Grössen steht, sind die Regelverfahren von Kreiselver dichtern, bei denen das Regelorgan beispiels weise unter dem Einfluss des Druckes und der Fördermenge steht. Eine solche Regelart ist zum Beispiel beschrieben worden in dein DRP <B>318890.</B>
Wie Fig. <B>1</B> der beiliegenden Zeichnung zeigt, lässt diese Vorrichtung den Förderdruck mit zunehmendem Fördervolumen steigen. Die Gleichgewichtslagen der Steuerung wer den also durch Kurven R dargestellt, die gegen den Koordinaten-Nullpunkt geneigt sind.
Die nach dem Nullpunkt geneigten Kur ven werden zum Beispiel dadurch erreicht, dass in der Vorsteuerung der Kolben<B>1</B> (Fig. 2), welcher unter dem Einflusse des Druckes steht, den Kolben 2, weicher unter dem Ein- flusse des Volumens steht, entgegengeschaltet wird. Gleichgewicht der Vorsteuerung be steht nur dann, wenn einem kleineren Druck auch ein kleineres Volumen entspricht, ent sprechend der Regulierkurve R.
Liegen Be triebspunkte ausserhalb dieser Kurve R, so bewegt sich die Vorsteuerung und reguliert mittelst Ölrelais <B>3</B> das bei<B>9</B> zukommende Druckmittel, wodurch infolge der Druckände rung unter dem Kolben 4 das Dampfeinlass- ventil <B>5</B> verstellt wird.
Eine andere Ausführung desselben Ge dankens nach bekannter Art ist durch die Fig* <B>3</B> dargestellt. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist hier der Druckkolben<B>1</B> mit dem Volumen- holben 2 nicht mechanisch gekuppelt; jeder Kolben wirkt getrennt, aber immer so, dass einem höheren Förderdruck auch ein grösseres Fördervolumen entspricht.
Solche Regelverläufe sind stabil, solange sie nur durch Änderung des Druckes ein geleitet werden. Dies ist der gewöhnliche Fall, indem Änderungen in der Hauptsache durch die Schwankungen des Luftbedarfes an den Verbrauchsstellen verursacht werden. Eine Vermehrung des Luftverbrauches von 17 auf IV' (Fig. <B>1)</B> verursacht zum Beispiel ein langsames Sinken des Netzdruckes; das Fördervolumen des Kompressors nimmt vom Punkt<B>A</B> auf B entsprechend der Druck- volumenkurve n zu, wobei vorläufig die Dreh zahl infolge des Zentrifugalreglers noch un verändert bleibt.
Die Änderung der Steuer kräfte beim Druckkolben und beim Volumen- Kolben wirken im Sinne einer Erhöhung der Drehzahl. Diese Erhiihung der Drehzahl auf n' verursacht eine Vermehrung des Förder volumens bis Punkt<B>C</B> und gleicht somit den grösseren Luftverbrauch wieder aus. Der Regelvorgang ist stabil.
Es kann jedoeh auch der Fall auftreten, dass die Druckvolumeu-Charakteristik des Ge bläses von sich aus sich verändert, unab hängig vom Netz. Dies kann durch eineVer- änderung der Drehzahl der Antriebsmaschine, durch Drosselung im Saugstutzen, durch eine Änderung der Temperatur der ausgesaugten Luft oder auch durch eine. Änderung der Kühlwirkung verursacht sein. In diesem Fall ist die Regelung unter gewöhnlichen Ver hältnissen nicht mehr stabil.
Geht nämlich die Charakteristik des Gebläses von der Kurve n zum Beispiel in die Kurve W' über (Fig. <B>1),</B> so bleibt zunächst der Netzdruck unverändert und der Kompressor arbeitet im Punkt<B>D.</B> Durch das verminderte Förder- volumen wird aber der Kolben 2 oder<B>3</B> der Steuerung im Sinne einer Verminderung der Drehzahl beuregt. Der Unterschied zwischen dem wirklich geförderten Volumen Lind dem verbrauchten Volumen wird also noch ver grössert, statt die Druckvolumenkurve W' wieder auf n und den Betriebspunkt auf<B>A</B> zurückzuführen;
die Steuerung geht in die extreme Lage über, sie ist labil. Somit ist für das beschriebene Regelverfahren der Druck die stabil auf die Regelung wirkende, das Volumen hingegen die labil wirkende Grösse.
Nach dem bekannten Verfahren zur Sta bilisierung wird diese Labilität verhindert, indem man den Einfluss des sich ändernden Luftvolumens auf die Steuerung verzögert.
Bei einer Steuervorrichtung, die getrennte Steuerorgane für den Volumeneinfluss und den Druckeinfluss vorsieht (Fig. <B>3),</B> hat man die Verzögerung verwirklicht, indem der Ein- fluss des verminderten Volumens durch An ordnung einer mit einem Regulierventil<B>8</B> versehenen Ölbremse <B>7</B> unter dem Kolben 2 der Volumenregelung verzögert wird.
Erfindungsgemäss erfolgt die Verzögerung des Einflusses der für sich allein labilen Regelvorgang ergebenden Grösse durch ein Ausgleichgefäss, wobei die beiden auf die Steuerung wirkenden Grössen auf ein gemein sames Steuerventil wirken können.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Dabei wird die Ver zögerung einfach durch Einschalten eines Ausgleichgefässes <B>7</B> zwischen der Volumen- niessstelle <B>10</B> und dem Volumenkolben 2 be wirkt und alles auf einen einzigen Apparat konzentriert.
Bei der Vorsteuerung nach Fig. 2 würde die Verwendung einer Ölbremse nichts nützen. Für diese Steuerung gibt es nämlich nur eine resultierende Regulierkraft, die sich gleich bei Einleitung des Reguliervorganges einstellt. Eine Ölbremse würde die Wirkung der Re gulierkraft nur verzögern, sie wäre aber nicht imstande, den Sinn dieser Regulierkraft um zukehren, falls diese im falschen Sinne wirkt, was im Betriebspunkt<B>D</B> der Fig. <B>1</B> der Fall ist.
Verändert sich bei der Anordnung nach Fig. 2 das Volumen plötzlich, so wird sich der veränderte Druckabfall nach der Blende <B>10</B> erst nach einer gewissen Zeit in vollem Masse an der Volumenvorsteuerung geltend inachen, indem zuerst das Ausgleichgefäss <B>7</B> auf den dem neuen Volumen entsprechenden dynamischen Druck aufgefüllt, bezw. entleert werden muss. Durch geeignete Bemessung des Ausglei chgefässes und durch ein Regelventil<B>8</B> ist es möglich, die Verzögerung so gross zu machen,
dass der Einfluss des Druckkolbens<B>1</B> den Einfluss des Volumenkolbens 2 überwiegt, der Regelvorgang also gleich von Anfang an im richtigen Sinne einsetzt.
Device for stabilizing controls. Devices for regulating prime movers or machines are known, the regulating organs of which are under the simultaneous influence of two variable quantities. With these, the case may arise that one of the variables, independent of the other, tries to bring about an unstable control curve due to the way they are connected to the controller. Despite this, the control process can be stable under certain circumstances.
The prerequisite for this is that the two variables are independent of each other and the control force that is caused by a change in the unstable variable is always smaller than that which corresponds to the change in the stable variable. This consideration can also be transferred to the cases where there are several variables that are stable or appear unstable.
If the interdependence of the variables does not meet the specified condition, <B> so </B> (under normal T-T circumstances) the control ceases to be stable.
Examples of methods for controlling a work machine whose control element is under the influence of two variable variables are the control methods of gyroscopic compressors, in which the control element is, for example, under the influence of the pressure and the flow rate. Such a rule type has been described, for example, in DRP <B> 318890. </B>
As FIG. 1 of the accompanying drawing shows, this device allows the delivery pressure to rise with increasing delivery volume. The positions of equilibrium of the control who are represented by curves R, which are inclined towards the coordinate zero point.
The curves inclined towards the zero point are achieved, for example, in that in the pilot control the piston <B> 1 </B> (Fig. 2), which is under the influence of the pressure, the piston 2, which is softer under the input flow of volume is, is counteracted. The precontrol is only in equilibrium if a smaller pressure corresponds to a smaller volume, in accordance with the regulation curve R.
If the operating points are outside this curve R, the pilot control moves and regulates the pressure medium coming at <B> 9 </B> by means of an oil relay <B> 3 </B>, whereby the pressure change under the piston 4 causes the steam inlet valve <B> 5 </B> is adjusted.
Another embodiment of the same Ge thanks of a known type is shown by the Fig * <B> 3 </B>. In contrast to FIG. 2, the pressure piston <B> 1 </B> here is not mechanically coupled to the volume piston 2; each piston acts separately, but always in such a way that a higher delivery pressure corresponds to a larger delivery volume.
Such control processes are stable as long as they are only initiated by changing the pressure. This is the usual case where changes are mainly caused by fluctuations in the air requirement at the points of consumption. An increase in air consumption from 17 to IV '(Fig. 1) causes, for example, a slow decrease in the network pressure; the delivery volume of the compressor increases from point <B> A </B> to B according to the pressure-volume curve n, with the speed of rotation remaining unchanged for the time being due to the centrifugal regulator.
The change in the control forces in the pressure piston and in the volume piston act to increase the speed. This increase in speed to n 'causes an increase in the delivery volume up to point <B> C </B> and thus compensates for the greater air consumption. The control process is stable.
However, it can also happen that the pressure volume characteristic of the blower changes by itself, regardless of the network. This can be done by changing the speed of the drive machine, by throttling the suction nozzle, by changing the temperature of the sucked-out air or by a. Change in the cooling effect. In this case, the regulation is no longer stable under normal circumstances.
If the characteristic of the blower goes from curve n, for example, into curve W '(Fig. 1), the network pressure initially remains unchanged and the compressor works at point <B> D. </ B> Due to the reduced delivery volume, however, piston 2 or <B> 3 </B> of the control is moved in the sense of reducing the speed. The difference between the volume actually conveyed and the volume used is thus increased even more, instead of tracing the pressure volume curve W 'back to n and the operating point to <B> A </B>;
the control goes into the extreme position, it is unstable. Thus, for the control method described, the pressure is the variable that has a stable effect on the control, while the volume is the variable that has an unstable effect.
According to the known method of stabilization, this instability is prevented by delaying the influence of the changing air volume on the control.
In a control device that provides separate control members for the volume influence and the pressure influence (Fig. <B> 3), </B> the delay has been achieved by the influence of the reduced volume by an arrangement with a regulating valve <B > 8 </B> provided oil brake <B> 7 </B> is delayed under the piston 2 of the volume control.
According to the invention, the influence of the variable, which is unstable on its own, is delayed by means of an equalizing tank, the two variables acting on the control being able to act on a common control valve.
Fig. 2 shows an embodiment of the subject of the invention. The delay is effected simply by switching on a compensating vessel <B> 7 </B> between the volume wet point <B> 10 </B> and the volume piston 2 and everything is concentrated on a single apparatus.
In the pilot control according to FIG. 2, the use of an oil brake would be of no use. For this control there is only one resulting regulating force, which is set immediately when the regulating process is initiated. An oil brake would only delay the effect of the regulating force, but it would not be able to reverse the meaning of this regulating force if it acts in the wrong direction, which is shown in the operating point <B> D </B> of FIG. 1 < / B> is the case.
If the volume suddenly changes in the arrangement according to FIG. 2, the changed pressure drop after the orifice 10 will only become fully applicable to the volume pre-control after a certain time by first opening the equalizing tank > 7 </B> filled to the dynamic pressure corresponding to the new volume, respectively. needs to be emptied. By suitably dimensioning the equalizing vessel and using a control valve <B> 8 </B> it is possible to make the delay so great that
that the influence of the pressure piston <B> 1 </B> outweighs the influence of the volume piston 2, that is, the control process starts in the right direction right from the start.