CH168828A - Hydraulic control device. - Google Patents

Hydraulic control device.

Info

Publication number
CH168828A
CH168828A CH168828DA CH168828A CH 168828 A CH168828 A CH 168828A CH 168828D A CH168828D A CH 168828DA CH 168828 A CH168828 A CH 168828A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
control
pressure
return
hydraulic
space
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Wettstein Fritz Ing Dipl
Original Assignee
Wettstein Fritz Ing Dipl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wettstein Fritz Ing Dipl filed Critical Wettstein Fritz Ing Dipl
Publication of CH168828A publication Critical patent/CH168828A/en

Links

Landscapes

  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Description

  

  Hydraulische     RegeleinAchtung.       Die Erfindung bezieht sich auf eine  hydraulische Regeleinrichtung mit nachgie  biger Rückführung. Derartige Regeleinrich  tungen werden zum Beispiel verwendet in  Dampfanlagen, bei Kraftmaschinen oder Ar  beitsmaschinen zur Regelung von Drücken,  Temperaturen, Drehzahlen, elektrischen     Mess-          grössen.    Als Steuerflüssigkeit kommen ins  besondere 01 und Wasser in Betracht.  



  Die Erfindung besteht darin, dass ein       Rückführorgan    unter dem Einfluss eines be  sonderen     Rückführdruckes    steht, der bei  einer Störung des eingeregelten Zustandes  durch     Zufluss        bezw.    Abfluss von Steuerflüs  sigkeit, gesteuert durch ein eigenes von der  Regeleinrichtung betätigtes Steuerorgan ge  ändert wird, und dass diese Änderung nach  her durch einen Ausgleich von Steuerflüssig  keit mindestens zum Teil wieder     rückgängig     gemacht wird.  



  In den     Fig.    1 und 3 sind zwei Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und  zwar dient die Einrichtung nach     Fig.    1 zur    Regelung der Geschwindigkeit einer Kraft  maschine, während die Einrichtung nach       Fig.    3 den Druck in einer Dampfleitung  regelt.  



       Fig.    2 stellt eine besondere Ausführungs  form eines     Steuerschiebers    dar, während die       Fig.    4 und 5 Drosselvorrichtungen zeigen,  deren Wirkungsweise in     Fig.    6 mit denjeni  gen bekannter Drosselvorrichtungen vergli  chen ist.  



  In dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.    1  treibt die Welle 1 beispielsweise     einer     Dampfturbine über den Schneckentrieb 2, 3  die an den Armen 4 befestigten     Schwung-          gewichte    5 des im Gehäuse 7 angeordneten  Geschwindigkeitsreglers an, der vermittelst  der Spindel 6 die miteinander     verbundenen     Steuerschieber 8 und 9, sowie den daran an  geschlossenen Teller 10 verstellt.  



  In dem     Rüekführzylinder    11 sind eine  Bohrung 12 für den Anschluss der Zufuhr  leitung 32 des Steuermittels, zum Beispiel  01, und     Austrittsöffnungen    13 und 14 vor-           handeti.    Der Steuerschieber 8 beherrscht die  Einmündung einer     Leitung    15, die zum       Servomotorzylinder    16 führt, in dem sich  der     Servomotorkolben    17 befindet.

   Der  Steuerschieber 9 beherrscht die Einmündung  einer Leitung 18, die über eine     mittelst    einer  Schraube 22 einstellbaren Drosselvorrichtung  22' im Deckel 21 des     Servomotorzylinders     auf die obere Seite 23 des     Rückführzylin-          ders    11 führt. Der     Rückführkolben    19 drückt  durch die Feder 20 auf den Teller 10. Die       Isodromeinrichtung    24-35 besitzt ein Ge  häuse 24, in dem ein als Drosselvorrichtung  wirkendes Ventil 25 mit einer     Ventilfeder     26     eingesetzt    ist.

   Die     Spannung    der Ventil  feder 26 kann durch das Schneckengetriebe  29, 30, die     Mutter    28 und die Schraube 2 7  mit Hilfe des Elektromotors 31 beispielsweise  von der Schalttafel aus eingestellt werden.  Die     Spannung    der Feder 26 bestimmt den  Druck im Raume     33,    der einerseits über die  Drosselvorrichtung 35 an die Ölzuleitung 32  und anderseits über die Drosselvorrichtung  34 an die Leitung 18 angeschlossen ist.  



  Die Drosselvorrichtungen 34 und 35 sind  als enge Kanäle von verhältnismässig grosser  Länge ausgebildet. Es findet also eine so  genannte     laminare    Drosselung statt. In dem       Servomotorzylinder    16 steht der Servomotor  kolben 17 unter der Wirkung der Feder 37  und ist durch die Spindel 42 mit dem Ventil  körper 41 im Ventilgehäuse 39 der Turbine  verbunden. Die Ventilsitze befinden sich in  einem     Einsatzstück    40.     Zwischen    diesem  und dem     Servomotorzylinder    16 ist das  Zwischenstück 38 angeordnet.  



  Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung  ist     folgende:     Im stationären Betriebszustand befinden  sich die Steuerschieber 8 und 9 in ihrer Mit  tellage, während das Dampfventil 41 sich in  irgend einer Zwischenstellung befindet. Da  durch die Leitung 18 und die Drosselvorrich  tung 22     und    34 keine Strömung     stattfindet,     ist der Druck im Raume 23 gleich dem  Drück     im    Raume     33    und ist durch die Span  nung der Feder 26 bestimmt.    Steigt nun die Drehzahl der Turbine, so  bewegen sich. die Arme des Geschwindig  keitsreglers mit den Gewichten 5 etwas nach  aussen und heben durch die Spindel 6 die  Steuerschieber 8 und 9 etwas.

   Infolge davon  strömt Öl aus dem Servomotor     1f'    über die  Leitung 15 durch den Abfluss 13 ab, und das       Einlassventil    41 fängt an zu schliessen.  Gleichzeitig strömt aber, da der Steuerschie  ber 9 die Leitung 18 mit der     Zuflussleitung     32 verbunden hat, Öl aus der     Zuflussleitung     32 über die Leitung 18 auf die obere Seite  23 des     Rückführzylinders    und drückt den       Rückführkolben    19 nach unten, so dass die  ser     mittelst    der Feder 20 und .des Tellers 10  eine grössere     Rückführkraft    auf die Steuer  schieber 8 und 9 ausübt.

   Das Anwachsen  dieser     Rückführkraft    kann durch die Dros  selschraube 22 eingestellt werden.  



  Infolge des über den Steuerschieber 9  strömenden Öls tritt zunächst eine Druck  steigerung in der Leitung 18 und im Raum  23 ein. Diese Drucksteigerung wird jedoch  allmählich wieder ausgeglichen, da Öl so  lange über die Drosselvorrichtung 34 in den  Raum     33    von konstantem Druck abströmt,  bis im Raume 23 wiederum derselbe Druck  herrscht wie im Raume     33,    also wie vor dem       Regelvorgange.    Daraus folgt, dass Gleich  gewicht nur bei einer bestimmten Drehzahl  möglich ist. Wir haben es also hier mit  einer     isodromen    Rückführung zu tun.  



  Bei sinkender Drehzahl spielt sich der  umgekehrte Vorgang ab; die Steuerschieber  8 und 9 werden von dem Geschwindigkeits  regler nach unten gezogen. Infolge davon  strömt 01 durch die Leitung     1;5    in den       Servomotorzylinder    und gleichzeitig fliesst  Öl über die     Leitung    18 aus dem Raum 23  ab. Der Kolben 19 geht nach oben und die  Feder 20 wird entlastet, wodurch der von  der Feder durch den Teller 10 und die Spin  del 6 auf den Geschwindigkeitsregler aus  geübte Druck herabgesetzt wird..  



  Die Absenkung des Öldruckes im Raum  23 und in der Leitung 18 wird dadurch aus  geglichen, dass allmählich über die Drossel  vorrichtung 34 01 aus dem Raum     33    kon-           stanten    Druckes nachströmt, bis ein Druck  ausgleich wieder hergestellt ist.  



       Fig.    2 zeigt, dass die Steuerschieber 8  oder 9 (in     Fig.    2 mit 45 bezeichnet) auch  mit Überdeckungen ausgeführt werden kön  nen, in die     Nuten    44 eingefräst sind. Durch  diese Nuten kann erreicht werden, dass der       Zufluss    oder Abfluss des Öls in den Kanal 43  langsamer vor sich geht.  



  Durch eine selbsttätige Verstellung des  Druckes im Raum 33 mittelst Änderung der       Spannung    der Feder 26 kann nun die Rege  lung mit einem bleibenden Ungleichförmig  keitsgrad versehen werden, was zum Bei  spiel bei parallel geschalteten Turbogenera  toren erwünscht ist. Die Einrichtung kann  beispielsweise in der Weise getroffen wer  den, dass die Spannung der Feder 26 in Ab  hängigkeit von der Stellung des Servomotor  kolbens durch einen Hebel, Seilzug oder der  gleichen verstellt wird oder der Flüssigkeits  druck in dem Raum 33 kann direkt von der  Leistung der Turbine abhängig sein, bei  spielsweise indem der     Verstellmotor    31 selbst  tätig von einem die Leistung der Turbine  messenden Wattmeter gesteuert wird.

   Dies  ermöglich, einen genau     bestimmten,    zum  Beispiel linearen Zusammenhang zwischen  der Drehzahl und der vom Regler ge  steuerten Leistung der Turbine zu erreichen,  unabhängig von der Ausführung und den  Fehlerquellen der dazwischen liegenden  Übertragungsmittel. Eine     Regeleinrichtung     mit bleibendem     Ungleichförmigkeitsgrad    lässt  sich auch bei der Regelung von Dampfnetzen,  Feuerungen usw. anwenden.  



  Während bei dem Ausführungsbeispiel  nach     Fig.    1 der Geschwindigkeitsregler' di  rekt auf die Steuerschieber 8, 9 einwirkt, ist  bei dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.    3  zwischen den Steuerschiebern 71 und 72 und  dem     Dampfdruckregler    ein Relais einge  schaltet.  



  Der     einzuregelnde    Dampfdruck in der  Leitung 90 wirkt durch die Leitung 51 auf  die Membrane 52, die zwischen dem Relais  gehäuse 54 und dem Deckel 53 eingeklemmt  ist. In das Relaisgehäuse 54 ist eine Büchse    59 eingeschraubt, in die von unten der Fe  derteller 58 eingeschraubt ist. In der Büchse  59 sind zu beiden Seiten des Kanals 64 je  ein Kolben 60     bezw.    61 angeordnet. Beide  Kolben sind durch eine Spindel miteinander  und mit dem Teller 55 starr verbunden. Die  ser Teller wird durch eine Feder 56 gegen  die Membrane 52 gedrückt und überträgt  somit die Bewegung dieser Membrane auf  die Kolben 60, 61. Eine Membran 57 ist so  wohl an dem untern     Kolben    60, als auch an  dem Federteller 58 dicht befestigt.

   Aus der  Zuleitung 62 fliesst dem Relais das Steuer  mittel, z. B. Drucköl, durch die Bohrung 63  zu. Der Drück im Kanal 64 wird .durch  die Stellung der beiden Kolben 60, 61 be  stimmt. Dieser Kanal steht durch die Lei  tung 65 mit der untern Seite 66 in dem Zy  linder 67 in Verbindung, auf dessen Kolben  73 der     Rückführkolben    75 im Zylinder 76       mittelst    einer Feder 74 drückt. Mit dem  Kolben 73 sind die Steuerschieber 71 und 72  starr verbunden. Der     Olzufluss    zu den Steuer  schiebern 71 und 72 erfolgt von der Zulei  tung 62 durch die Bohrung 68, der Abfluss  des untern Steuerschiebers 71 durch die Boh  rung 69 und derjenige des obern Schiebers  72 durch die -Öffnung 70.

   Der obere Steuer  schieber 72 beherrscht die Mündung der Lei  tung 79, welche über eine     mittelst    der  Schraube 78 einstellbare Drosselvorrichtung  78' mit der obern Seite des Zylinders 76 des       Rückführkolbens    75 und durch die Leitung       79a    mit dem Raum 33' in Verbindung steht.  Dieser Raum 33' liegt     zwischen    den beiden       laminaren    Drosselvorrichtungen 80 und 81  gleicher Abmessungen. Der Austritt aus der  letzteren ist am höchsten Punkt der Regel  einrichtung angeordnet, so dass im Öl ent  haltene Luftblasen selbsttätig entfernt wer  den.

     Der Steuerschieber 71 beherrscht die  Mündung der Leitung 82, die zu der obern  Seite des     Servomotorzylinders    83 führt, in  dem der     Servomotorkolben    84 unter der Wir  kung der Feder 85 steht. Der Servomotor  zylinder 83 ist     mittelst    des Zwischenstückes  86 auf das Ventilgehäuse 87 aufgesetzt, des-           sen    Ventilkörper 89 -mit dem Servomotor  kolben durch die Spindel 88 verbunden ist  und die     Verbindung    zwischen der Zufuhr  leitung 90 und der     Abfuhrleitung    91 des  Dampfes beherrscht.  



  Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung  nach     Fig.    3 ist folgende:  Im stationären Betriebszustand befinden  sich die Steuerschieber 71 und 72 in ihrer  Mittellage. Da die     laminaren        Drosselvorrieli-          tungen    80 und 81 gleiche Abmessungen  haben, ist im stationären Betriebszustand der  Druck im     Rückführzylin.der    77 halb so  gross wie der Druck in der     Zufuhrleitung    62.  



  Die Fläche des Kolbens 75 ist gleich der  wirksamen Fläche (Kolbenfläche minus     Spin-          deldurchmesser)    des Kolbens 73: Es ist da  her im stationären Betriebszustand der Re  geleinrichtung der Druck auf der Zylinder  seite 66     gleich    dem Druck auf der Zylinder  seite 77, das heisst gleich dem halben Druck  in der     Zulaufleitung    62.  



  Im     stationären    Betriebszustand werden  deshalb die Kolben 60 und 61 den Kanal 64  um den gleichen Betrag offen halten, das  heisst sich in der Mittellage befinden. In  jedem Fall kann nur bei einer bestimmten  Stellung der beiden Kolben<B>60,</B> 61 Gleich  gewicht bestehen, und     dann    hat infolgedessen  auch der zu regelnde Dampfdruck einen be  stimmten Wert. Dieser kann eingestellt wer  den, indem man die Büchse 59 durch Drehen  in dem Gehäuse 54 verstellt.  



  Steigt der Druck in der     Dampfleitung    90,  dann     wird    die Membran 52 nach oben ge  drückt, was ein Schliessen des Kolbens 60  und ein Öffnen des Kolbens 61 um einen  bestimmten Betrag verursacht. Der Druck  in den Räumen 64 und 66 sinkt etwas und  der Kolben 63 bewegt sich unter dem Druck  der Feder 74 nach unten.

   Dadurch lässt einer  seits der Steuerschieber 71 Drucköl zum       Servomotorzylinder    83 zuströmen, was ein  Öffnen des     Dampfventils    89 verursacht und  damit ein Sinken des Druckes in der Leitung  90 bewirkt, und anderseits lässt der Steuer  schieber 72 Druckflüssigkeit durch die Lei  tung 79 aus dem Raum 77 abströmen, so    dass der     Rückführkolben    75 sich nach oben  bewegt und die Steuerschieber 71 und 72  in ihre     Mittellage    zurückführt. Der Druck  im Raume 77 wird dadurch allmählich wie  der auf seine ursprüngliche Höhe gebracht,  dass aus dem Raum 33' konstanten Druckes  <B>01</B> zuströmt, bis in den Räumen 77 und 33'  wieder derselbe Druck herrscht.  



  Wenn die beiden Kolben 66 und. 77 glei  che wirksame Flächen haben, können Druck  änderungen in der     Zulaufleitung    63 oder in  der Viskosität des -Öls die Wirkungsweise  der Regeleinrichtung nicht beeinflussen, weil  eine Druckänderung in der Zuleitung 62 die  selbe Änderung in den Räumen 66 und 77  hervorruft, so dass sie sich gegenseitig auf  heben.    Die beschriebenen Regeleinrichtungen. wir  ken     unmittelbar    nach Eintritt der Gleich  gewichtsstörung ähnlich wie eine Regelein  richtung mit starrer Rückführung und einem  gewissen     Ungleichförmigkeitsgrad,    wodurch  eine hohe Stabilität erreicht wird.

   Im wei  teren Verlauf des Regelvorganges verschwin  det dann infolge des Druckausgleiches zwi  schen dem     Rückführzylinder    und dem Raum  konstanten Druckes 33     bezw.    33' der     Un-          gleichförmigkeitsgrad    und die Regelgrösse  nimmt nach Beendigung des Regelvorganges  wieder den gleichen Wert an.  



  Die Eigenschaften einer Regeleinrichtung  sind um so besser, je kleiner die durch eine       Störung    des Gleichgewichtes verursachte Ab  weichung des geregelten Zustandes und -je  grösser die Stabilität des Regelvorganges ist.  Der Idealfall der Stabilität ist die sogenannte  aperiodische Regelung, wobei der geregelte  Zustand nach einer Störung stetig und ohne  Schwingungen auf den gewünschten Wert  zurückgeht.  



  Es ist     bekannt,    dass obige Bedingungen  um so schwerer zu erfüllen sind, je kleiner  die Anlaufzeit des geregelten Systems (z. B.       Schwungmasse    der geregelten Maschine- bei  Geschwindigkeitsregelung oder Speicherver  mögen der Rohrleitung bei Druckregelung)  und je grösser die     Schlusszeit    des Reglers ist.      Der Erfinder hat nun durch eine Erwei  terung der bekannten     Reglertheorie    gefun  den, dass minimale Abweichungen vom ge  regelten Zustand mittelst Regeleinrichtungen  erreicht werden, bei denen schon eine kleine  Änderung der Regelgrösse eine volle Öffnung  des Steuerschiebers des Servomotors bewirkt.

    Dies kann beim Ausführungsbeispiel nach       Fig.    1 dadurch erreicht werden, dass die Fe  der 20 verhältnismässig schwach ausgeführt  wird, so dass der Geschwindigkeitsregler bei  einer kleinen Abweichung der Drehzahl eine  grosse Bewegung des Steuerschiebers 8 her  vorruft.  



  Um einen stabilen Regelverlauf zu erhal  ten, muss dann der Steuerschieber 8 durch  eine kräftige Rückführung in seine Mittel  lage zurückgebracht werden, was durch ent  sprechende Bemessung des     Rückführkolbens     19 und des Steuerschiebers 9 erzielt werden  kann.  



  Der Grad der Rückführung kann aus  gedrückt werden durch den Teil des     Servo-          motorhubes,    den der     Servomotorkolben    zu  rücklegt, während der     Rückführkolben    19  den Steuerschieber 8 von seiner äussersten  Stellung in seine Mittellage zurückführt.  



  Der Erfinder hat errechnet, dass sich der  beste Regelverlauf bei einem ganz bestimm  ten Grad der Rückführung erreichen lässt,  der für jedes Regelsystem verschieden ist  und der von der Anlaufzeit des Systems ab  hängt. Die Rückführung muss um so kräf  tiger sein, je kleiner die Anlaufzeit ist.  



  Der Grad der Rückführung könnte bei  spielsweise durch Veränderung der Steuer  kante des Steuerschiebers 9 eingestellt wer  den. Dies würde aber auch eine entspre  chende Änderung der Drosselvorrichtung 34  bedingen, da die Drosselvorrichtung 34 und  der Steuerschieber 9 in einem bestimmten  Verhältnis zueinander stehen müssen, damit       aas    Nachgeben des     Rückführkolbens    unter  der Wirkung der Feder 20 zweckmässig etwa  neun mal langsamer erfolgt als die durch  das Öffnen des     Steurschiebers    9 entstandene  Bewegung, was, wie der Erfinder errechnet  hat, die günstigster, Regelverhältnisse ergibt.

      Bei der Einrichtung gemäss     Pig.    1 ermög  licht das die einstellbare     Drosselvorrichtung     22', die in gleichem Masse den Flüssigkeits  strom durch den Steuerschieber 9 einerseits  und durch die Drosselvorrichtung 34 ander  seits beeinflusst, so dass das Verhältnis zwi  schen der vom Steuerschieber 9 und von der  Drosselvorrichtung 34 bewirkten Regulier  bewegung nicht geändert wird. Je mehr die  Drosselvorrichtung 22' geöffnet ist, desto  stärker wirkt die Rückführung.  



  Wollte man bei den bekannten Regel  einrichtungen mit mechanischer, nachgiebiger  Rückführung den Grad der Rückführung  einstellbar machen, so müsste das Hebelver  hältnis an den     Übertragungsmitteln    verän  derlich sein, was jedoch mit konstruktiven  Schwierigkeiten verbunden ist. Es ist somit  ein mit der hydraulischen Rückführung ver  bundener Vorteil bei beschriebenen Regel  einrichtungen, dass die Anpassung an die  Betriebsverhältnisse durch     einstellbare    Dros  selvorrichtungen durchgeführt werden kann.  



       Fig.    4 zeigt eine besondere Ausbildung  der Drosselvorrichtung 22', 34 in     Fig.    1 und  78' in     Fig.    3. Für die beste Wirkungsweise  der Regeleinrichtung ist es vorteilhaft, dass  Proportionalität besteht zwischen dem Flüs  sigkeitsstrom durch diese Drosselvorrichtun  gen und dem dabei eintretenden Druckabfall,  wie dies die gerade Linie 91 in dem Dia  gramm     Fig.    6 zeigt. In diesem Diagramm  ist auf der Ordinate     II    der Druckabfall und  auf der Abszisse I der Flüssigkeitsstrom auf  getragen. Es ist bekannt, dass eine scharfe  Drosselung, z.

   B. eine Düse, einen     Drosse-          lungseffekt    nach einem     Potenzgesetz    bewirkt,  wie dies die Kurve 92, in     Fig.    6 zeigt. Der       Flüssigkeitsdurchfluss    durch einen engen lan  gen Kanal, beispielsweise durch Kapillar  röhren 80 und 81 (in     Fig.    3) sind linear vom  Druckabfall abhängig (Kurve 91). Drossel  vorrichtungen, welche die Charakteristik der.  Kurve 92 haben, sind für vorliegende Zwecke  nicht vorteilhaft. Sie würden nur an dem  Schnittpunkt der Kurven 91 und 92 befrie  digend arbeiten, während für kleinere Durch  flussmengen ihr Widerstand zu klein und für  5      grössere     Druehflussmengen    der Widerstand zu  gross ist.  



       Fig.    4 zeigt eine Drosselvorrichtung mit  einem     Kapillarkanal    93, der in einer Schrau  benlinie um den Bolzen 94 herumgeführt ist.  Der Bolzen 94 ist passend in die Hülse 95  mit dem Zulauf 96 eingesetzt. Die Vorrich  tung besitzt bei gleicher Länge einen länge  ren Kanal als eine Drosselvorrichtung mit  einer Bohrung von entsprechendem Durch  messer. Auch die Zugänglichkeit für die       Kontrolle    und die Reinigung ist besser, da  die Schraube 94 leicht herausgenommen wer  den kann.  



       Fig.    5 zeigt eine einstellbare Drosselvor  richtung ähnlich derjenigen von     Fig.    4, je  doch. mit dem.Unterschied, dass der Quer  schnitt des Drosselkanals 98 gegen den Zu  lauf 90 allmählich abnimmt. Diese Kon  struktion gestattet eine Einstellung des klein  sten     Drosselquerschnittes    und damit der  Drosselwirkung in weiten Grenzen, wobei die  Vorteile der Drosselvorrichtung in     Fig.    4  voll erhalten bleiben.



  Hydraulic control device. The invention relates to a hydraulic control device with flexible feedback. Such regulating devices are used, for example, in steam systems, in power machines or working machines to regulate pressures, temperatures, rotational speeds and electrical measured variables. Particularly suitable control fluids are oil and water.



  The invention consists in the fact that a return member is under the influence of a special return pressure, which or when the regulated state is disturbed by inflow. Outflow of control fluid, controlled by its own control element operated by the regulating device, is changed, and that this change is at least partially reversed afterwards by compensating for control fluid.



  1 and 3, two Ausfüh approximately examples of the invention are shown, namely the device of FIG. 1 is used to control the speed of a power machine, while the device of FIG. 3 regulates the pressure in a steam line.



       Fig. 2 shows a particular embodiment form of a control slide, while Figs. 4 and 5 show throttle devices, the operation of which in Fig. 6 is vergli chen with denjeni gene of known throttle devices.



  In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the shaft 1 of a steam turbine, for example, drives via the worm drive 2, 3 the flyweights 5 of the speed controller arranged in the housing 7, which are attached to the arms 4 and which, via the spindle 6, the interconnected control slides 8 and 9 , as well as the plate 10 closed on it adjusted.



  In the return cylinder 11 there is a bore 12 for the connection of the supply line 32 of the control means, for example 01, and outlet openings 13 and 14. The control slide 8 dominates the confluence of a line 15 which leads to the servomotor cylinder 16 in which the servomotor piston 17 is located.

   The control slide 9 controls the confluence of a line 18 which leads to the upper side 23 of the return cylinder 11 via a throttle device 22 ′ in the cover 21 of the servomotor cylinder, which can be adjusted by means of a screw 22. The return piston 19 presses through the spring 20 on the plate 10. The isodrome device 24-35 has a housing 24 in which a valve 25 acting as a throttle device with a valve spring 26 is inserted.

   The tension of the valve spring 26 can be adjusted by the worm gear 29, 30, the nut 28 and the screw 27 with the help of the electric motor 31, for example from the control panel. The tension of the spring 26 determines the pressure in the space 33, which is connected on the one hand to the oil supply line 32 via the throttle device 35 and on the other hand to the line 18 via the throttle device 34.



  The throttle devices 34 and 35 are designed as narrow channels of relatively great length. So there is a so-called laminar throttling. In the servo motor cylinder 16, the servo motor piston 17 is under the action of the spring 37 and is connected through the spindle 42 to the valve body 41 in the valve housing 39 of the turbine. The valve seats are located in an insert 40. Between this and the servomotor cylinder 16, the intermediate piece 38 is arranged.



  The mode of operation of the control device is as follows: In the steady-state operating state, the spool 8 and 9 are in their tellage with, while the steam valve 41 is in any intermediate position. Since there is no flow through the line 18 and the Drosselvorrich device 22 and 34, the pressure in space 23 is equal to the pressure in space 33 and is determined by the tension of the spring 26. If the speed of the turbine increases, they move. the arms of the speed controller with the weights 5 slightly outwards and lift the spool 8 and 9 through the spindle 6 a little.

   As a result, oil flows out of the servomotor 1f 'via the line 15 through the drain 13, and the inlet valve 41 begins to close. At the same time, however, since the control spool has connected the line 18 to the inflow line 32 via 9, oil flows from the inflow line 32 via the line 18 to the upper side 23 of the return cylinder and presses the return piston 19 downwards, so that the water flows by means of the spring 20 and .des plate 10 exerts a greater return force on the control slide 8 and 9.

   The increase in this feedback force can be adjusted by the throttle screw 22.



  As a result of the oil flowing over the control slide 9, a pressure increase in the line 18 and in the space 23 occurs first. However, this increase in pressure is gradually compensated for, since oil flows through the throttle device 34 into space 33 at constant pressure until the same pressure prevails in space 23 as in space 33, i.e. as before the control process. It follows that equilibrium is only possible at a certain speed. So we are dealing here with an isodromic return.



  When the speed drops, the reverse process takes place; the control slide 8 and 9 are pulled down by the speed controller. As a result, 01 flows through line 1; 5 into the servomotor cylinder and at the same time oil flows out of space 23 via line 18. The piston 19 goes up and the spring 20 is relieved, whereby the pressure exerted by the spring through the plate 10 and the spin del 6 on the speed controller is reduced.



  The lowering of the oil pressure in the space 23 and in the line 18 is compensated for by the fact that constant pressure gradually flows in from the space 33 via the throttle device 34 01 until a pressure equalization is restored.



       Fig. 2 shows that the control slide 8 or 9 (denoted by 45 in Fig. 2) can also be carried out with overlaps, in which grooves 44 are milled. Through these grooves it can be achieved that the inflow or outflow of the oil into the channel 43 proceeds more slowly.



  By automatically adjusting the pressure in space 33 by means of changing the tension of the spring 26, the Rege treatment can now be provided with a permanent degree of non-uniformity, which is desirable for example when turbo generators are connected in parallel. The device can for example be made in such a way that the tension of the spring 26 is adjusted depending on the position of the servomotor piston by a lever, cable or the like, or the fluid pressure in the space 33 can be directly determined by the power of the Be dependent on the turbine, for example by the adjusting motor 31 itself being actively controlled by a wattmeter measuring the power of the turbine.

   This makes it possible to achieve a precisely determined, for example linear, relationship between the speed and the power of the turbine controlled by the controller, regardless of the design and the sources of error in the intermediate transmission means. A control device with a permanent degree of non-uniformity can also be used to control steam networks, furnaces, etc.



  While in the embodiment of FIG. 1, the speed regulator 'acts directly on the control slide 8, 9, a relay is switched on in the embodiment of FIG. 3 between the control slide 71 and 72 and the steam pressure regulator.



  The steam pressure to be regulated in the line 90 acts through the line 51 on the membrane 52, which is clamped between the relay housing 54 and the cover 53. In the relay housing 54 a sleeve 59 is screwed into which the Fe derteller 58 is screwed from below. In the sleeve 59 on both sides of the channel 64 each have a piston 60 respectively. 61 arranged. Both pistons are rigidly connected to one another and to the plate 55 by a spindle. This plate is pressed against the membrane 52 by a spring 56 and thus transmits the movement of this membrane to the pistons 60, 61. A membrane 57 is tightly attached to the lower piston 60 and to the spring plate 58 as well.

   From the supply line 62 the relay flows the control medium, z. B. pressure oil through the bore 63 to. The pressure in the channel 64 is determined by the position of the two pistons 60, 61. This channel is connected through the line 65 with the lower side 66 in the cylinder 67, on the piston 73 of which the return piston 75 in the cylinder 76 presses by means of a spring 74. The control slides 71 and 72 are rigidly connected to the piston 73. The oil inflow to the control slides 71 and 72 takes place from the supply 62 through the bore 68, the outflow of the lower control slide 71 through the bore 69 and that of the upper slide 72 through the opening 70.

   The upper control slide 72 dominates the mouth of the Lei device 79, which via a throttle device 78 'adjustable by means of the screw 78 is connected to the upper side of the cylinder 76 of the return piston 75 and through the line 79a to the space 33'. This space 33 'lies between the two laminar throttle devices 80 and 81 of the same dimensions. The outlet from the latter is arranged at the highest point of the control device so that air bubbles contained in the oil are automatically removed.

     The spool 71 dominates the mouth of the line 82 which leads to the upper side of the servomotor cylinder 83 in which the servomotor piston 84 is under the action of the spring 85. The servomotor cylinder 83 is placed on the valve housing 87 by means of the intermediate piece 86, the valve body 89 of which is connected to the servomotor piston through the spindle 88 and controls the connection between the supply line 90 and the discharge line 91 of the steam.



  The mode of operation of the control device according to FIG. 3 is as follows: In the steady operating state, the control slides 71 and 72 are in their central position. Since the laminar throttle devices 80 and 81 have the same dimensions, the pressure in the return cylinder 77 is half as great as the pressure in the supply line 62 in the steady-state operating state.



  The area of the piston 75 is equal to the effective area (piston area minus spindle diameter) of the piston 73: In the steady operating state of the control device, the pressure on the cylinder side 66 is the same as the pressure on the cylinder side 77, that is, the same half the pressure in the feed line 62.



  In the stationary operating state, the pistons 60 and 61 will therefore keep the channel 64 open by the same amount, that is to say they will be in the central position. In any case, equilibrium can only exist with a certain position of the two pistons <B> 60, </B> 61, and then as a result the steam pressure to be regulated also has a certain value. This can be adjusted by turning the sleeve 59 in the housing 54.



  If the pressure in the steam line 90 rises, the membrane 52 is pushed upward, which causes the piston 60 to close and the piston 61 to open by a certain amount. The pressure in the spaces 64 and 66 drops slightly and the piston 63 moves downwards under the pressure of the spring 74.

   As a result, on the one hand, the control slide 71 allows pressure oil to flow to the servomotor cylinder 83, which causes the steam valve 89 to open and thus causes the pressure in the line 90 to drop, and on the other hand, the control slide 72 allows hydraulic fluid to flow out of the space 77 through the line 79 so that the return piston 75 moves upwards and returns the control slide 71 and 72 to their central position. The pressure in space 77 is gradually brought to its original level in that constant pressure 01 flows in from space 33 'until the same pressure prevails again in spaces 77 and 33'.



  When the two pistons 66 and. 77 have the same effective areas, changes in pressure in the supply line 63 or in the viscosity of the oil cannot affect the operation of the control device, because a pressure change in the supply line 62 causes the same change in the spaces 66 and 77, so that they are mutually exclusive cancel each other out. The control devices described. Immediately after the equilibrium disturbance occurs, we act similar to a control device with rigid feedback and a certain degree of non-uniformity, which results in a high level of stability.

   In white direct course of the control process disappears then as a result of the pressure equalization between tween the feedback cylinder and the space constant pressure 33 respectively. 33 'the degree of irregularity and the controlled variable assume the same value again after the control process has ended.



  The properties of a control device are better, the smaller the deviation of the controlled state caused by a disturbance of the equilibrium and the greater the stability of the control process. The ideal case of stability is the so-called aperiodic regulation, whereby the regulated state goes back to the desired value steadily and without oscillations after a disturbance.



  It is known that the above conditions are all the more difficult to meet, the shorter the start-up time of the controlled system (e.g. centrifugal mass of the controlled machine for speed control or storage capacity of the pipeline for pressure control) and the greater the closing time of the controller. By expanding the known controller theory, the inventor has now found that minimal deviations from the controlled state can be achieved by means of control devices in which even a small change in the controlled variable causes the control slide of the servomotor to open completely.

    In the embodiment according to FIG. 1, this can be achieved in that the spring 20 is made relatively weak, so that the speed controller causes a large movement of the control slide 8 in the event of a small deviation in the speed.



  In order to get a stable control curve, the control slide 8 must then be returned to its central position by forceful return, which can be achieved by appropriately dimensioning the return piston 19 and the control slide 9.



  The degree of return can be expressed by the part of the servomotor stroke that the servomotor piston covers, while the return piston 19 returns the control slide 8 from its outermost position to its central position.



  The inventor has calculated that the best control course can be achieved with a very specific degree of feedback, which is different for each control system and which depends on the start-up time of the system. The return must be more powerful the shorter the start-up time.



  The degree of feedback could be set for example by changing the control edge of the control slide 9 who the. But this would also require a corresponding change in the throttle device 34, since the throttle device 34 and the control slide 9 must be in a certain ratio to each other so that aas yielding of the return piston under the action of the spring 20 is expediently about nine times slower than that by the Opening the control slide 9 resulting movement, which, as the inventor has calculated, results in the most favorable control conditions.

      When setting up according to Pig. 1 enabled the adjustable throttle device 22 ', which equally affects the flow of liquid through the control slide 9 on the one hand and through the throttle device 34 on the other hand, so that the ratio between the regulating movement caused by the control slide 9 and the throttle device 34 does not will be changed. The more the throttle device 22 'is open, the stronger the feedback.



  If you wanted to make the degree of feedback adjustable in the known control devices with mechanical, flexible feedback, the lever ratio would have to be verän on the transmission means, but this is associated with structural difficulties. It is therefore an advantage associated with the hydraulic feedback of the control devices described that the adaptation to the operating conditions can be carried out by adjustable throttle devices.



       Fig. 4 shows a special design of the throttle device 22 ', 34 in Fig. 1 and 78' in Fig. 3. For the best mode of operation of the control device, it is advantageous that there is proportionality between the liquid flow through this throttle device and the incoming flow Pressure drop, as the straight line 91 in the diagram of FIG. 6 shows. In this diagram, the pressure drop is plotted on the ordinate II and the liquid flow on the abscissa I. It is known that a sharp throttling, e.g.

   B. causes a nozzle, a throttling effect according to a power law, as shown by curve 92 in FIG. The liquid flow through a narrow long channel, for example through capillary tubes 80 and 81 (in Fig. 3) are linearly dependent on the pressure drop (curve 91). Throttle devices, which the characteristics of the. Curve 92 are not advantageous for present purposes. They would only work satisfactorily at the intersection of curves 91 and 92, while their resistance is too small for smaller flow rates and the resistance is too large for larger flow rates.



       Fig. 4 shows a throttle device with a capillary channel 93 which is guided around the bolt 94 in a screw benlinie. The bolt 94 is inserted into the sleeve 95 with the inlet 96 to fit. The Vorrich device has a longer channel than a throttle device with a bore of the same diameter at the same length. Accessibility for checking and cleaning is also better since the screw 94 can easily be removed.



       Fig. 5 shows an adjustable Drosselvor direction similar to that of Fig. 4, but depending. with the difference that the cross-section of the throttle channel 98 gradually decreases towards the inlet 90. This con struction allows adjustment of the smallest throttle cross-section and thus the throttling effect within wide limits, the advantages of the throttle device in Fig. 4 being fully retained.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Hydraulische Regeleinrichtung mit nach giebiger Rückführung, dadurch gekennzeich net, dass ein Rückführorgan (19 bezw. 75) unter dem Einfluss eines besonderen Rück führdruckes steht, der bei einer Störung des eingeregelten Zustandes durch Zufluss- bezw. Abfluss von Steuerflüssigkeit, gesteuert durch ein eigenes vom Regler betätigtes Steuer organ (9 bezw. 72) geändert wird, und dass diese Änderung nachher durch einen Aus gleich von Steuerflüssigkeit mindestenw zum Teil wieder rückgängig gemacht wird. PATENT CLAIM: Hydraulic control device with flexible return, characterized in that a return element (19 or 75) is under the influence of a special return pressure which, when the regulated state is disturbed by inflow respectively. Outflow of control fluid, controlled by its own control organ (9 and 72) operated by the regulator, is changed, and that this change is subsequently at least partially reversed by compensating for control fluid. UNTERANSPRÜCHE: 1. Hydraulische Regeleinrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen für die Steuerflüssig keit zur Änderung des Rückführdruckes und zum Ausgleich vor dem Eintritt in dem Raum (23 bezw. 77) über dem als - Rückführkolben ausgebildeten Rückfübr- organ (19 bezw. 75) vereinigt sind, und dass zwischen der Vereinigungsstelle und diesem Raum (23 bezw. 77) eine einstell bare Drosselvorrichtung (22' bezw. 78') eingeschaltet ist. - 2. SUBClaims: 1. Hydraulic control device according to the patent claim, characterized in that the lines for the control fluid to change the return pressure and to compensate for the entry in the space (23 or 77) above the return valve designed as a return piston (19 and 75) are combined, and that an adjustable throttle device (22 'and 78') is switched on between the union and this space (23 and 77). - 2nd Hydraulische Regeleinrichtung nach- Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet dass das als Rückführkolben ausgebildete Rückführorgan (19 bezw. 75) -durch ein elastisches Glied (20 bezw. 74) mit den den Durchfluss der Steuerflüssigkeit für den Servomotor und zur Änderung des Rückführdruckes beherrschenden, als Steuerschieber ausgebildeten Steuerorga nen (8, 9 bezw. 71, 72) verbunden ist. 3. Hydraulic control device according to patent claim, characterized in that the return element (19 or 75) designed as a return piston - by an elastic member (20 or 74) with the control fluid flow for the servo motor and for changing the return pressure, as a control slide trained Steuerorga NEN (8, 9 and 71, 72) is connected. 3. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (23 bezw. 77) über dem Rückführkolben (19 bezw. 75) über eine Drosselvorrichtung (34 bezw. 78') mit einem Raum (33 bezw. 33') in Verbin dung steht, in dem ein vom Rückführ- druck unabhängiger Druck herrscht. 4. Hydraulic regulating device according to claim 2, characterized in that the space (23 or 77) above the return piston (19 or 75) is connected to a space (33 or 33 ') via a throttle device (34 or 78') The pressure is independent of the return pressure. 4th Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (33 bezw. 33') einerseits über eine Drosselvorrichtung (35 bezw. 80) mit einem Zulauf (32 bezw. 62) und anderseits über eine zweite Drosselvor richtung mit einem Ablauf in Verbin dung steht. 5. Hydraulic control device according to claim 3, characterized in that the space (33 and 33 ') on the one hand via a throttle device (35 or 80) with an inlet (32 and 62) and on the other hand via a second throttle device with an outlet in Connection is established. 5. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (27-ä0) zur Einstellung des Druckes im Raume (33) zwischen den beiden Drosselvorrichtungen. 6. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 5 für Kraftmaschinen, da durch gekennzeichnet, dass eine bleibende Ungleichförmigkeit der Regeleinrichtung dadurch erzielt wird, dass der Druck im Raume (33) selbsttätig entsprechend -der Leistung der Maschine geregelt wird. 7. Hydraulic regulating device according to claim 4, characterized by a device (27-0) for setting the pressure in the space (33) between the two throttle devices. 6. Hydraulic control device according to Un teran claim 5 for engines, characterized in that a permanent non-uniformity of the control device is achieved in that the pressure in the space (33) is automatically controlled according to the power of the machine. 7th Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. dass die Steuerorgane für den Servo motor und zur Änderung des Rückführ- druckes als zwei Steuerschieber (8, 9 bezw. 71, 72) ausgebildet sind,- die fest miteinander verbunden und gleichachsig mit dem Rückführkolben (19) angeord net sind. B. Hydraulic regulating device according to claim 1, characterized in that. that the control elements for the servo motor and for changing the return pressure are designed as two control slides (8, 9 and 71, 72), - which are firmly connected to one another and coaxially arranged with the return piston (19). B. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten einer der beiden Steuer schieber (8, 9) länger als die von ihm ge steuerte Mündung ist und Schlitze (44) besitzt, so dass jeweils die von den Steuer schiebern (8, 9) durchgelassenen Steuer- flüssigkeitsmengen verschieden sind. 9. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 4, mit einem hydraulischen Relais (60, 61), das bei einer Störung des geregelten Zustandes auf die Steuer schieber (71, 72) für den Servomotor und zur Änderung des Rückführdruckes wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Zulauf eingeschaltete Drosselvor richtung (80) und das hydraulische Re lais (60, 61) an einen gemeinsamen Zu lauf (62) angeschlossen sind. 10. Hydraulic regulating device according to claim 7, characterized in that at least one of the two control slides (8, 9) is longer than the mouth controlled by it and has slots (44) so that each of the control slides (8, 9 ) flow control fluid quantities are different. 9. Hydraulic control device according to Un terans claims 4, with a hydraulic relay (60, 61) which acts in the event of a fault in the controlled state on the control slide (71, 72) for the servo motor and to change the feedback pressure, characterized in that the In the inlet switched Drosselvor direction (80) and the hydraulic relay Re (60, 61) are connected to a common inlet (62). 10. Hydraulische Regeleinrichtung nach ün- anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, durch welche die Flüssig keit aus der zweiten Drosselvorrichtung (81) abläuft, an der höchsten Stelle der Regeleinrichtung angebracht ist, so dass durch diese Öffnung gleichzeitig eine Entlüftung stattfindet. 11. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselvorrichtung (22' bezw. 78') als Schraubenkanal (98 bezw. 98) ausgebildet ist, dessen Länge im Ver hältnis zum mittleren Durchmesser des Kanalquerschnittes sehr gross ist. 12. Hydraulic control device according to claim 4, characterized in that the opening through which the liquid drains from the second throttle device (81) is attached at the highest point of the control device, so that ventilation takes place at the same time through this opening. 11. Hydraulic control device according to Un teran claim 1, characterized in that the throttle device (22 'and 78') is designed as a screw channel (98 and 98), the length of which is very large in relation to the mean diameter of the channel cross-section. 12. Hydraulische Regeleinrichtung nach Un teranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Querschnitt des Drossel kanals (98) einstellbar ist. Hydraulic regulating device according to claim 11, characterized in that the smallest cross section of the throttle channel (98) is adjustable.
CH168828D 1931-07-17 1932-07-11 Hydraulic control device. CH168828A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US168828XA 1931-07-17 1931-07-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH168828A true CH168828A (en) 1934-04-30

Family

ID=21779518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH168828D CH168828A (en) 1931-07-17 1932-07-11 Hydraulic control device.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH168828A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2427540A1 (en) VALVE
DE2748079A1 (en) WATER PRESSURE GAIN SYSTEM AND CONTROL VALVE AND CONTROL METHOD
EP2988071A1 (en) Flow regulator
DE3625428A1 (en) PROPORTIONAL THROTTLE VALVE
DE2434440C3 (en) Device for route control of the pressure medium to and from a double-acting hydraulic motor
DE3045075C1 (en) Vent stage for throttle device
DE2349620C2 (en) Remote control system for a hydraulic power transmission device
DE10348032A1 (en) Electro-hydraulic valve and system
DE278689C (en)
CH168828A (en) Hydraulic control device.
DE2316504C2 (en) Hydraulic flow control valve
DE10333236A1 (en) Control valve for controlling coolant flow for cooling of clutch of double clutch transmission system of motor vehicle, comprises control pistons which are independently displaceable from each other by a spring force
DE10156500C5 (en) Pressure reducing valve
AT141746B (en) Hydraulic regulator.
EP0123088B1 (en) Hydraulic directional valve for controlling a double-acting servo motor
DE610238C (en) Hydraulic control device
DE557281C (en) Adjustable shock absorber
DE102016120565A1 (en) Volume flow controller for volume flow control without auxiliary power
DE1728016C3 (en) Hydraulic linkage for stepless adjustment of hydrostatic pumps a
DE2452135C3 (en) Pilot operated two-way seat valve
DE480502C (en) Pressure transducer for the transmission of an impulse force to control equipment
DE1108996B (en) Control for pressure medium consumer
DE959617C (en) Adjustable star piston pump
DE10308484A1 (en) Hydraulic control arrangement
EP0284989B1 (en) Regulator for at least two hydrostatic machines linked to a common pressure pipe