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Stellgetriebe zur Verstellung von Drosselklappen, Ventilen oder ähnlichen
Stellgliedern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verstellung von
Drosselklappen, Ventilen oder ähnlichen Stellgliedern, die in zwei Richtungen motorisch
über Getriebe verstellbar gelagert einem in einer Verstellrichtung wirksamen Reaktionsmoment,
das beispielsweise durch den Druck eines strömenden Gases oder einer strömenden
Flüssigkeit erzeugt ist, unterliegen.
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Stelleinrichtungen dieser Art werden in Regelkreisen durch Regler
gesteuert über Verstärker verstellt, wobei die vorgesehenen Stellmotoren in einer
Stellrichtung entgegen dem Reaktionsmoment beträchtliche Stelleistungen aufzubringen
haben, während das Moment die Verstellung in die andere Stellrichtung unterstützt.
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Um die in Anordnungen dieser Ausbildung zu steuernde Leistung klein
zu halten, ist es bekannt, die auf das Stellglied einwirkende Reaktionskraft zu
kornpensieren. Hierzu ist an einer geeigneten Stelle ein Drehmomentengeber in Form
eines über Hebel auf das Stellglied einwirkenden Kompensationsgewichts vorgesehen,
das die auf das Stellglied einwirkende Re-aktionskraft ganz oder doch zumindest
zu einem beträchtlichen Teil kompensiert. Stelleinrichtungen dieser Ausbildung haben
sich wegen ihrer weitgehenden Wartungsfreiheit an sich bewährt. Die von den vorgesehenen
Verstärkern aufzubringenden Stellleistungen sind relativ klein. Sie weisen jedoch
den Nachteil auf, daß die Verstellbarkeit des Stellgliedes beim Verschwinden des
Reaktionsmoments, d. h. also etwa dann, wenn der Durchfluß durch eine Rohrleitung,
in der das Stellglied angeordnet ist, gesperrt wird, nicht gewährleistet ist. In
diesem Fall müssen die vorgesehenen Motoren das Getriebe gegen die volle Kraftwirkung
des Kompensationsgewichts betätigen, wodurch die aufzubringende Stelleistung in
einer Weise ansteigt, die die Leistungsfähigkeit der Stelleinrichtung insgesamt
übersteigt.
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Es ist deshalb in solchen Fällen, in denen die Verstellbarkeit der
zu betätigenden Stellglieder auch unter den erwähnten Umständen gewährleistet sein
muß. üblich, die vorgesehenen Verstärker und Stellmotoren überzudirnensionieren,
so daß die Stelleinrichtung auch gegen die Kraftwirkung des Kompensationsgewichts,
das häufig als Schließgewicht beibehalten ist, durchgeführt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung derartiger
Stelleinrichtungen. Zu diesern Zwecke wird eine Einrichtung zur Verstellung von
Stellgliedern, die einem in einer Verstellrichtung wirksamen Reaktionsmoment unterliegen,
mit einem auf das Stellglied über ein Getriebe einwirkenden vorzugsweise mit elektrischer
Hilfskraft betriebenen Stellmotor und einem auf das Stellglied einwirkenden gesonderten
Momentengeber, der auf das Stellglied eine entgegen dem Reaktionsmoment wirksame
Kornpensationskraft überträgt, insbesondere Stelleinrichtung zur Verstellung von
Ventilen, Drosselklappen oder ähnlichen Organen vorgesehen, die sich dadurch kennzeichnet,
daß der entgegen dem Reaktionsmoment wirksame Momentengeber als mit Hilfsenergie
angetriebener Motor ausgebildet ist.
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Zwar ist es beispielsweise an Antrieben für Schleusentore, bewegliche
Brücken, Radarantennen und andere Vorrichtungen bekannt, das jeweils zu verstellende
Teil über Getriebe mit mehreren mit Hilfsenergie gespeisten Motoren zu kuppeln.
Jedoch dienen in diesen Stellvorrichtungen die gesondert steuerbaren Motoren entweder
dem Zwecke, das zu verstellende Bauteil mit jeweils unterschiedlicher Stellgeschwindigkeit
zu bewegen (Grob-Fein-Verstellung) oder aber dazu, das Stellglied im Gleichlauf
zu einem anderen zu steuern.
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Die Erfindung macht von der überlegung Gebrauch, daß das übliche mechanische
Kompensationsgewicht an Stelleinrichtungen der vorliegenden Art durch einen steuerbaren
Motor, der durch Hilfsenergie gespeist ist, ersetzbar ist, ohne daß dieser Motor
in den eigentlichen der Steuerung des Stellglieds dienenden Stellkreis mit einbezogen
werden muß. Es ist deshalb nicht erforderlich, die vorgesehenen Leistungsverstärker
überzudimensionieren. Der das Stellgewicht ersetzende Motor ist dabei zweckmäßig
aus einem eigenen Netz gespeist, das von der
Versorgung der steuerbaren
Teile des Stellgetriebes unabhängig ist. Der Kompensationsmotor wird im Falle des
Verschwindens des reaktiven Moments am Stellglied abgeschaltet, wodurch dieses mit
dem üblichen seiner Verstellung dienenden Mittel unter sonst ungeänderten Verhältnissen
verstellt werden kann.
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Die Figur beschreibt ein Ausführungsbeispiel. Es bezeichnet
1 ein Rad, welches auf einer Welle 2 sitzt, die starr mit dem nicht dargestellten
Stelllglied, etwa mit einer Drosselklappe, verbunden ist. Auf das Steilglied wirkt
ein reaktives Moment, welches auf die Welle 2 fortgeleitet wird und dort symbolisch
durch einen Hebelarm und einen Pfeil dargestellt und mit RA bezeichnet ist. M
1 und M 2 sind Ferrarismotoren, die auf die Eingangsräder 3 und 4
bzw. 5 und 4 des Getriebes 6 wirken, welches über die Scheibe
7 und die Schnur 8 nüt dem Rad 1 gekuppelt ist. 9 stellt
einen Schaltkasten dar, der der Ein- und Ausschaltung einer Regelanlage R und einer
Netzspannungsquelle N
dient. Aus der Netzspannungsquelle N wird der
FerrarismotorM2 gespeist, während die Speisung des FerrarismotorsMl aus dem ReglerR
über einen Verstärker Y erfolgt. Die Wirkungsweise ist folgende: Der FerrarismotorM2
erzeugt ein konstantes Drehmoment, welches über die Räder 3, 4, das Getriebe
6,
die Scheibe 7 und das Rad 1 auf die Welle 2 des Stellgliedes
geleitet wird, wo es das reaktive Moment RA kompensiert bzw. ihm entgegenwirkt.
Das Stellglied ist dadurch leichtgängig gemacht, so daß die relativ schwache Leistung
des Motors M 1 ausreicht, über die Räder 5 und 4 und die Teile
6, 7, 8, 1 und 2 das Stellglied zu verstellen. Die Ausbildung mit dem Rad
1 und der Scheibe 7 und der Schnur 8 ist nur als Beispiel angenommen
worden, um das Wesen der Erfindung zu veranschaulichen. So ist jede andere Kraftübertragung
- etwa durch Zahnräder und Kette - vom Getriebe 6 auf die Welle
2 möglich. Regelanlage R und NetzspannungsquelleN sind beide für sich am Schaltkasten
9 abschaltbar. Die Anordnung kann auch in anderer Weise verwendet werden.
Es wird bei industriellen Anlagen oft 0 -stillegungefordert, daß bei Betriebsstörungen
oder gen Drosselklappen oder Ventile, insbesondere aus Sicherheitsgründen, selbsttätig
geschlossen werden. Das geschah bisher durch sogenannte Schließgewichte, die bei
Ausbleiben der verstellenden Antriebskraft das Stellglied in die Ruhe- oder Schließstellung
zwan-gen. Durch die für den Antrieb notwendige hohe Übersetzung kam es dann
aber häufig vor, daß der während des normalen Betriebes die Verstellung des Stellgliedes
bewirkende und mit dem Stellglied gekuppelte Motor auf eine ihm nicht zuträgliche
hohe Tourenzahl gebracht wurde, wenn das Stellglied vom Schließgewicht geschlossen
wurde. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann die Erfindung in der Weise ausgenutzt
werden, daß das Schließgewicht durch den einen Motor M2, der bisher die Aufgabe
hatte, das reaktive Moment zu kompensieren, ersetzt wird. Die Anordnung bleibt dabei
die gleiche in der Figur gezeigte. Allerdings ist hierbei Sorge zu tragen, daß der
Motor M 1 in der Lage ist, ein stärkeres Drehmoment auszuüben als
der das Schließgewicht ersetzende Motor M 2. Mit dem das Drehmoment des Motors
M 2 übersteigenden Betrag seines Drehmomentes betätigt der Motor JVI das Stellglied
beim öffnen in der gleichen Weise wie im ersten Anwendungsfall, hat aber jetzt zum
Unterschied von diesem Arbeit zu leisten gegen den Motor M2, der in Schließrichtung
wirkt. Setzt die Stromversorgung des Motors M 1 aus, so wirkt der Motor M2
allein auf das Stellglied und treibt es in die Schließstellunol. Dabei kann das
übersetzungsverhältnis zwischen den beiden über die Räder 3, 4,
5 gekuppelten Motoren genügend klein, meist 1 : 1, gehalten werden.
Der leer mitgeführte MotorM 1 kann daher keine zu hohe und schädigende Tourenzahl
erreichen, denn er dreht sich ungünstigstenfalls nur unwesentlich schneller als
der Motor M2, und die Tourenzahl dieses Motors verläßt nicht den für Elektromotore
zulässigen Bereich.
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Im Hinblick auf das zuletztgenannte Anwendungsbeispiel wird man zweckmäßig
den Motor M2, der das Schließgewicht ersetzt, durch ein gesondertes, von der übrigen
Anlage unabhängiges Stromnetz oder eine sonstige besondere Stromquelle speisen.
Diese Maßnahme gewährleistet, daß bei Störungen der übrigen Anlage, die ja darin
bestehen können, daß die Stromversorgung ausfällt, die Speisung des Motors M2 mit
elektrischer Energie gesichert bleibt und dieser seine Funktion erfüllen kann.