Einrichtung zur Rückführung des steuernden Teiles einer Hilfsstener ung. Der durch einen Regler eingeleitete Regel vorgang muss, wenn man von den verhältnis mässig selten vorkommenden. Fällen der Selbstregelung absieht, zwangläufig durch eine Rückführung beendet werden. Man hat zu unterscheiden zwischen der sogenannten starren Rückführung und der sogenannten isodromen oder nachgiebigen Rückführung. Bei der starren Rückführung ist jeder Stel lung des Reglers eine bestimmte Stellung des Regelorganes zugeordnet.
Die relative Lage von Regler und Regelorgan ist dabei durch den Ungleichförmigkeitsgrad bestimmt, den man für den Regler zugelassen hat. Die nach giebige oder isodrome Rückführung wird dann angewendet, wenn es sich darum han delt, den bleibenden Ungleichförmigkeits- grad auszuschalten. Der Isodromregler arbei tet lediglich mit, einem vorübergehenden Un- gleichförmigkeitsgrad, um Pendelungen trotz dauernden Hinsteuerns auf den gleichen Soll wert zu vermeiden.
Der Isodromregler in seiner heutigen Bauart enthält als wesentliches Merkmal einen durch zwei entgegengesetzt gleiche Kräfte belasteten Zylinder und darin einen Bremskolben, sowie eine einstellbare Drossel öffnung, mit deren Hilfe die Bremswirkung und damit die Rückführwirkung beeinflusst werden kann.
Der Regelvorgang verläuft in der Weise, dass durch die Kupplung des Bremszylinders mit dem Regelorgan und dem zugeordneten Teil der Hilfsteuerung zunächst eine Bewegung des Zylinders einge leitet wird, die eine Differenz der auf ihn wirkenden Kräfte herbeiführt, wobei infolge der Drosselung die Ölbremse im wesent lichen als starre Rückführung wirkt, und dass anschliessend infolge der Differenzkraft eine Relativbewegung zwischen Bremszylinder und -kolben eintritt, welche die Hilfsteue rung in ihre Nullage zurückführt.
Bei derartigen Rückführungseinrichtun gen ist die Nachgiebigkeit und .dadurch auch die Regelwirkung bestimmt durch das Mass der Drosselung, das heisst sie ist sowohl bei kleinen Regelimpulsen annähernd genau so stark wie bei grossen Regelimpulsen. Die Regeltechnik verlangt in vielen Fällen, dass die Regelwirkung sich mit der Grösse des, Im pulses ändern soll, das heisst, es soll zum Bei spiel bei einem starken Impuls die Regelung mit grösserer Geschwindigkeit verlaufen als bei kleinen Impulsen. Man .stellt auch viel fach die Forderung, dass der Regelvorgang bei stärkeren Impulsen sich über eine längere Zeit erstrecken soll als bei schwachen Im pulsen.
Bei hydraulischen Reglern ergibt sich die Erfüllung dieser letzten Forderung viel fach ohne weiteres, und zwar dadurch, dass bei stärkeren Impulsen grössere Querschnitte für das Steueröl freigegeben werden als bei schwachen. Die Regelgeschwindigkeit ist also; wenn man sie über der Grösse des Im pulses aufträgt, eine Gerade, die unter einem bestimmten Winkel zur Ordinate verläuft.
Man kann auch bei bestimmten Arten von hydraulischen Reglern eine Abänderung des Regelverlaufes in der Weise herbeiführen, dass er zunächst gewissermassen schleichend beginnt und erst dann in die lineare Ab hängigkeit zwischen Regelgeschwindigkeit und Impulsgrösse übergeht.
Dagegen war bisher bei andern Reglern die Änderung der Regelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von -der Grösse des Regelimpul ses nicht oder nur unter sehr grossen Schwie-
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diese Weise die Pendelungsersaheinungen zu mildern. Der Regler ist aber sehr ver wickelt und enthält auch infolge der grossen Zahl empfindlicher Einzelteile eine Reihe von Störungsquellen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Rückführung des steuernden Teiles einer Hilfssteuerung für einen Regler, die sich er findungsgemäss dadurch auszeichnet, da.ss der steuernde Teil ausser durch die rückführende Kraftquelle durch -einen Antrieb beeinflusst wird, dessen Bewegung entgegen der von jener Kraftquelle herrührenden Bewegung gerichtet ist, derart, dass auf dem Steuerteil nur die Differenz der beiden Bewegungen zur Wirkung kommt. Mit einer solchen Ein richtung wird erreicht, dass sich die Regel wirkung mit der Grösse,des Impulses ändert.
das heisst bei einem starken Impuls die Rege lung mit gmösserer Geschwindigkeit verläuft als bei einem kleinen Impuls, und dass der Regelvorgang sich bei stärkeren Impulsen über eine längere Zeit erstreckt als bei schwachen Impulsen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Darin ist eine elektrische Regelvorrich tung ganz schematisch durch eine Batterie 1 und den Verstellmotor 2 dargestellt. Zu ihrer Steuerung dient bei .diesem Beispiel ein Manometer 3, das mit einer Kontaktstange 4 gekuppelt ist, deren Gegenkontakte durch die
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über ein Kitzel 8 und ein Zahnrad 9, welche Selbsthemmung besitzen, auf eine Spindel 10 arbeitet, die mit Gewinde versehen ist und damit in den Teil 11 eingreift.
Einer Off- nungsbewegung des Regelventils entspricht eine Längsverschiebung .der Spindel 10 nach links. Mit der Spindel ist nun der Kontakt- liebel 5, der in einem Drehpunkt 12 gelagert ist, in der Weise gekuppelt, dass der Kon takt 13 der Bewegung der Kontaktstange 4 nachfolgt. Wäre nur diese Anordnung vor handen, so würde nach Durchlaufen eines be stimmten Längsverschiebungsweges der Spin del 10 die Kontaktgabe zwischen den Teilen 4 und 13 unterbrochen und der Regelvorgang beendet werden.
Es würde dann eine starre Rückführung vorliegen, das heisst es würde jeder Stellung,der Membran des Manometers 3 eine bestimmte Stellung der Spindel 10 und damit eine bestimmte Stellung des Regelven tils zugeordnet lein. Ausser dem Nachdreh motor 7 ist ein weiterer Motor 14 vorgesehen, der über das Ritzel 15 und das Zahnrad<B>16.</B> die ebenfalls Selbsthemmung besitzen, eine Welle 17 antreibt, die über Feder und Nut 18 ebenfalls mit der Spindel 10 gekuppelt ist.
Der Motor 14 läuft gleichzeitig mit dem Nachdrehmotor 7, aber mit einer solchen Drehrichtung.,dass die von ihm auf die Spin del 10 übertragene Bewegung der Nachdreh bewegung des Motors "( entgegengesetzt ist. Die zur Erzielung .dieser Gegenlaufbe"veguno, etwa. erforderlichen Übertragungselemente sind der Einfachheit halber weggelassen.
Der Motor 14 setzt jedoch nicht. mit voller Ge schwindigkeit ein, sondern es, ist eine Rege lung für ihn vorgesehen, die im Beispiel als Widerstandsregelung dargestellt ist. Über zwei Regelwiderständen 19 und 20 gleitet ein Konta.ktliebel 21.. der wie der Hebel 5 mit der Spindel 10 gekuppelt ist.
Läuft der Motor 7 mit dem eben erwähnten Drehsinn an, so schiebt die nach links gehende Spindel 10' den Schleifkontakt 21 auf das Widerstandsele- nient 20, schaltet also. .den Motor 14 ein, aber unter Vorsehaltung eines grossen Widerstan des. Der Motor 14 läuft also nur mit geringer Geschwindigkeit. so dass die. auf die Spin- del 10 übertragene Differenzgeschwindig keit noch sehr gross bleibt.
Die Kontaktgabe zwischen den Teilen 4 und 13 wird jedoch bereits infolge dieser Differenzbewegung spä ter aufgehoben, als wenn der Motor 14 nicht vorhanden wäre. Je weiter nun der Schleif kontakt 21 auf dem Widerstandselement 20 läuft, das heisst also je länger der Impuls be stehen bleibt, je schneller läuft auch der Mo tor 14 und verringert demgemäss die Diffe renzgeschwindigkeit der Spindel 10 immer stärker. Umso später wird aber auch die Kontaktgabe der Teile 4 und 13 aufgehoben; das heisst also umso länger ist die Laufdauer des Regelmotors. 2 bis zur Wiederherstellung des Regelgleichgewichtes.
Ferner wird durch diesen Motor 14,die zuvor starre Rück führung in eine isodrome verwandelt, da das gesamte, Rückführsystem erst dann zur Ruhe kommt, wenn dieser Motor wieder ausge schaltet ist, was nur in Mittelstellung des Schleifkontäkthebels 21 zwischen den beiden Widerständen 19 und 20 für Vor- und Rück lauf des Motors 14 erfolgt. Ist dies schliess lich der Fäll, so ist damit auch der Sollwert wieder erreicht, der Regelvorgang also be endet.
Welche Bedeutung diese Anordnung hat, ergibt sich aus: folgender Überlegung: Er strebenswert ist eine möglichst grosse Regel geschwindigkeit, um auch bei plötzlichen und starken Änderungen der zu regelnden Grössen den Regelvorgang durchführen zu können. Bei zu kleiner Regelgeschwindigkeit würde der neue Gleichgewichtszustand zu spät wie der hergestellt werden. Elektrisch könnte die Rügelgeschwindigkeit wegen des gewählten Übersetzungsverhältnisses und der Motor type nur bei verwickelten Steuerungen ver ändert werden.
Durch die Einschaltung des regelbaren Zusatzmotors in die Rückführung lässt es sich aber erreichen, dass bei kleinen Impulsen eine grosse Rückführwirkung; also eine schnelle: Beendigung des Regelvorganges erzielt wird, ohne dass sich aus der grossen Regelgeschwindigkeit ein zu starkes Über regeln und starke Pen.delungen ergeben. An derseits wird bei, starken Impulsen die Rück- führwirkung geschwächt, die grosse Regel geschwindigkeit ausgenutzt und die Lauf zeit des Regelmotors entsprechend vergrössert. Das bedeutet, dass bei der neuen Anordnung die Rückführwirkung abhängig von der Stärke des Impulses ist.
Am günstigsten würde aus dieser Er wägung heraus also eine Regelung arbeiten, .die bei kleinen Impulsen eine starre Rück führung besitzt und eine nachgiebige Rück führung erst bei stärkeren Impulsen. Das lässt sich erreichen, wenn man gemäss der Figur zwischen den Widerstand 19 und den Kontakthebel 21 einen toten Gang einschal tet, der mit 22 bezeichnet ist und in dessen Mitte sich für Vor- und Rücklauf des Mo tors der gemeinsame Kontakt für die Aus- schaltungdieses Motors 14 befindet. Ist der Impuls so klein, dass- der Kontakthebel 21 den toten Gang 22. nicht vollkommen durchläuft.
so wird der Zusatzmotor 14 überhaupt nicht eingeschaltet, also keine Differenzbewegung auf die Hülse 10 übertragen und der Motor 7 übt dann eine starre Rückführwirkung auf den Kontakthebel 5 aus. Wird anderseits der Motor 14 einmal in der einen oder andern Richtung in Bewegung gesetzt, so kommt er immer erst zur Ruhe, wenn der Kontakthebel 21 ausser Berührung gekommen ist mit den Widerständen 19 bezw. 20.
Das Eigenartige an dieser Anordnung liegt darin, dass von jedem Gleichgewichtszustand aus bei kleinen Impulsen eine starre Rückführung und bei starken Impulsen eine nachgiebige Rückfüh rung vorhanden ist. So würde zum Beispiel bei 80 % Last eine Laständerung von wenigen Prozenten entsprechend der Grösse des toten Ganges 22 durch eine starre Rückführung ausgeglichen werden, und dieser Ausgleich durch die starre Rückführung würde genau in derselben Weise vorhanden sein,
wenn eine entsprechende prozentuale Änderung der Be lastung zum Beispiel bei 50% Last eintritt. Wie also die Kraftmaschine auch immer be lastet sein mag, der Rückführvorgang setzt bei kleinen Impulsen immer starr ein und wird erst zu einer nachgiebigen Rückfüh rung, wenn der Impuls eine bestimmte Grösse überschreitet. Die starre Rückführung wan dert also über den ganzen Regelbereich mit.
Es kann erwünscht sein, die Stärke der Rückführwirkung zu beeinflussen. Das lässt sich erreichen, wenn man den Drehpunkt 12 nicht feststellt, sondern ihn entsprechend dem Pfeil 23 verlegt. Wird er nach unten ver schoben, so wird die Rückführwirkung ver stärkt und umgekehrt geschwächt, wenn er nach oben verschoben wird. Es lässt sich aber auch das Mass- der Nachgiebigkeit der Rück führung beeinflussen, und zwar .durch Ver schiebung des Drehpunktes 24 des Kontakt hebels 21 im Sinne des Pfeilpaares 25. Die Nachgiebigkeit wird um so geringer, je wei ter der Drehpunkt 24 nach abwärts verscho ben wird.