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Elektrohydraulischer oder elektropneumatischer Stehantrieb mit Verstellmöglichkeit
von Hand Gegenstand der Erfindung ist ein elektrohydraulischer oder elektropneumatischer
Stellantrieb, bestehend aus einem druckmittelgespeisten Stellmotor, einem von einem
elektrischen Stellsignal betätigten, den Stellmotor - vorzugsweise über eine weitere
Druckmittelverstärkerstufe - steuernden Druckwandler mit einem beweglich gelagerten
Steuerelement (Strahlrohr, Prallplatte od. dgl.), an dem ein Kraft- bzw. Drehmomentenvergleich
zwischen einer dem elektrischen Stehsignal und einer der Stellmotorstellung entsprechenden
Kraft erfolgt, und einer mittels einer Handhabe verstellbaren, eine Kraft auf das
Steuerelement übertragenden und zwischen der Handhabe und dem Steuerelement angeordneten
Feder zur Verstellung des Stellmotors von Hand.
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Bei Stellgetrieben dieser Bauart ist es bereits bekannt, Mittel vorzusehen,
die beim Ausbleiben des elektrischen Stellsignals eine Handverstellung des Stellgliedes
bzw. des Motors zulassen, wodurch das lästige Einlaufen des Motors in eine seiner
Endlagen beseitigbar ist.
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In einer bekannten hydraulischen Anordnung wird zur Handverstellung
des Motors in die Ausgangsdruckleitung der vorgesehenen, dem Druckwandler nachgeschalteten
Leistungsverstärkerstufe ein Mehrwegeventil eingeschaltet, dessen Verstellung eine
Verbindung des Motors mit einem von Hand verstellbaren Steuerdruckgeber zuläßt.
Es ist auch bekannt, dieses Ventil am Eingang des Leistungsverstärkers anzuordnen.
Weiterhin ist bekannt, den elektrischen Eingang des vorgesehenen Druckwandlers von
Hand auf eine elektrische Hilfsstromquelle umschaltbar auszubilden, wobei der Hilfsstromquelle
über Einstellmittel ein Hilfsstellsignal entnehmbar ist.
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Alle diese Lösungen erfordern einen beträchtlichen Aufwand an Hilfsinstallationen,
der lediglich an solchen Anordnungen vermieden ist, bei denen der Stellmotor direkt
unter Außerachtlassung der an sich zur Verfügung stehenden Hilfsenergie des den
Stellmotor normalerweise steuernden Druckmittels über mechanische Getriebe, die
vornehmlich an Ventilstellmotoren häufig sind, von Hand in die gewünschte Stellung
gebracht wird. In allen anderen Fällen werden entweder von einer Warte aus zu dem
Stellmotor führende elektrische Zuleitungen für das Hilfsstellsignal oder aber Rohrleitungen
zur Weiterleitung des pneumatischen oder hydraulischen Stellsignals erforderlich.
Es ist auch bereits bekannt, die Verstellung des Stellmotors von Hand durch elektrische
oder durch in den Druckmittelkreislauf eingreifende Hilfsmittel, die am Ort des
Stellmotors angeordnet sind, zu verstellen. Ferner ist es bekannt, an Strahlrohrsteuerwerken
hydraulischer Art das das Druckmittel steuernde Strahlrohr zwischen zwei als justierbare
Anschläge dienenden Stellschrauben zu lagern, die von Hand verstellbar sind. Mit
solchen Vorrichtungen ist das Strahlrohr zwar in seiner Lage beeinflußbar. Eine
Steuerung bzw. Regelung in Kreisen mit Rückführung ist mit solchen Mitteln jedoch
nicht durchführbar, da durch solche Anschläge die Bewegungsfreiheit des Strahlrohres
eingeengt und seine Bewegung in dieser oder jener Richtung sogar unmöglich gemacht
ist.
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In Verbesserung von elektrohydraulischen oder elektropneumatischen
Stellantrieben der eingangs näher bezeichneten Art wird der Erfindung entsprechend
ein solcher Stellantrieb vorgeschlagen, der sich dadurch kennzeichnet, daß ein Kraftangriffspunkt
der Feder zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Anschlägen frei beweglich
ist, und daß durch Betätigung der Handhabe ein Kraftschluß zwischen je einem Anschlag
und der Feder zwecks Übertragung einer Einstellkraft auf das Steuerelement herbeiführbar
ist.
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Bei Einrichtungen nach der Erfindung sind die eingangs angedeuteten
Umstände sämtlich vermieden, indem in den normalen Druckmittelkreislauf ohne Zuhilfenahme
irgendwelcher Umschaltmittel zwecks Handsteuerung des Stellmotors über einfache
Einstellschrauben od. dgl. eingegriffen wird. Weiterhin entfällt das gesonderte
Verlegen besonderer Druckmittelzuleitungen, und es ist auch nicht mehr erforderlich,
etwa am Ort des Stellmotors Hilfsstromquellen in Form von Batterien od. dgl. aufzustellen.
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An Hand der F i g. 1 bis 4 soll ein elektrohydraulisches Stellgetriebe
nach der Erfindung erläutert werden. In F i g. 1 ist ein elektrischer Regler in
Verbindung
mit einem elektrohydraulischen Getriebe schematisch
dargestellt: die F i g. 2 erläutert eine Ausführungsform von Einrichtungen nach
der Erfindung, während die F i g. 3 und 4 andere Ausführungsformen von Einrichtungen
nach der Erfindung wiedergeben.
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In F i g. 1 bezeichnet 1. beispielsweise eine Temperaturmeßstelle,
die an einer Regelstrecke angeordnet ist und deren elektrisches Meßsignal dem elektrischen
Regler 2, der seinen Sollwert durch die Einstellmittel 3 erhält, zugeführt ist.
Der Regler 2 erzeugt an seinem Ausgang ein Stellsignal, das als elektrischer Gleichstrom
dem elektrohydraulischen Wandler 4 zur Erzeugung eines den Stellmotor 5 steuernden
Stehdrucks zugeführt wird.
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Der elektrohydraulische Wandler 4 besteht im wesentlichen aus einem
drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel 6, dessen einer Hebelarm zwischen zwei Ausströmdüsen
7 und 8 derart drehbeweglich gelagert ist, daß eine Verschwenkung des Hebels 6 um
seine Drehachse 9 jeweils eine Annäherung des Hebels entweder an der Düse 7 oder
8 bewirkt. Den Düsen 7 und 8 wird über eine Pumpe 10 und Zuleitungen
11 und 12 Drucköl zugeführt, wobei in den Leitungen 11 und 12 die beiden Drosselstellen
13 und 14 angeordnet sind. Die beiden Ausströmdüsen 7 und 8 bilden in Verbindung
mit dem Steuerhebel 6 ein Doppelprallplattensteuersystem derart, daß je nach Stellung
des Hebels 6 in den Leitungen 15 und 16 Drücke ausgesteuert werden, deren Differenz
für Steuerzwecke nutzbar gemacht werden kann. In dieser an sich bekannten Anordnung
wird der in den Leitungen 15 und 16 wirksame von der Stellung des Steuerhebels
6 abhängige Differenzdruck den beiden Druckkammern 1.7 und 18 eines als Leistungsverstärker
dienenden Steuerschiebers zugeführt.
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Der Steuerschieber besteht aus den beiden in starrer Verbindung stehenden
und unter der Vorspannung von Federn in der Buchse 19 des Steuerschiebers in Buchsenlängsrichtung
beweglich gelagerten Steuerkolben 20 und 21, die ihrerseits in starrer
Verbindung mit den Kolben 22 und 23 stehen. Dem Innern der Schieberbuchse 19 wird
über die Pumpe 10 und die Zuleitung 24 Druckmittel zugeführt, das durch die Kolben
22 und 23 bzw. durch an diesen Kolben angeordnete Steuerkanten über die Zuleitungen
25 und 26 den beiden Druckkammern 27 und 28 des Stellmotors 5 gesteuert zugeführt
ist. Der Kolben 29 des Stellmotors 5 wird demzufolge seinerseits von einem Differenzdruck
beaufschlagt, der zu einer Bewegung des Steuerkolbens 29 und damit der Stellstange
30 in Kolbenlängsrichtung Anlaß gibt. Die Kolbenstange 30 ist mit einer Kurvenscheibe
31 verbunden, die über die Stange 32 und die Feder 33 am Steuerhebel 6 eine Kraft
erzeugt, die der jeweiligen Stellung des Stellmotors 5 bzw. der Stellstange 30 proportional
ist.
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Das Ausgangssignal des Reglers 2 wird über Zuleitungen den Wicklungen
eines am Hebel 6 befestigten Tauchspulsystems 34 zugeführt, dessen Tauchspule im
Feld eines Permanentmagnets 35 beweglich gelagert ist, so daß das Tauchspulsystem
34, 35 am Steuerhebel 6 eine Kraft erzeugt, die dem elektrischen Stehsignal proportional
ist.
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Die bisher beschriebene an sich bekannte Anordnung bewirkt auf Grund
ihrer speziellen Ausbildung, daß jedem elektrischen Ausgangsstrom des Reglers 2
eine bestimmte Stellung des Stellmotors 5 zugeordnet ist, wobei dieser Sachverhalt
davon abhängig ist, ob es sich beim Regler 2 um einen P-Regler oder um einen PI-,
I- oder anderweitig wirkenden Regler handelt. Auf jeden Fall entspricht jedem elektrischen
Stellsignal am Tauchspulsystem 34, 35 eindeutig eine bestimmte Stellmotorstellung.
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Der vorliegenden Erfindung entsprechend ist am Steuerhebel 6 - wie
in F i g. 2 dargestellt - eine Blattfeder 40 befestigt, die bei Drehungen
des Hebels 6 um die Achse 2 zwischen den Anschlägen 41 und 42 der in den Führungen
43 und 44 in Richtung des Pfeils 45 verschiebbar gelagerten Kulisse 46 beweglich
gelagert ist, ohne im normalen Betriebszustand des Wandlers 4 an die Anschläge anzustoßen.
In dem Fall, in dem vom Regler 2 zum Wandler 4 kein elektrisches Stehsignal übertragen
wird - sei es, weil die elektrische Energieversorgung ausgefallen, die Zuleitung
vom Regler 2 zum Wandler 4 unterbrochen oder anderweitige Störungen eingetreten
sind -, kann die Kulisse 46 über ihre Anschläge entweder 41 oder
42 mit der Blattfeder 40 durch Verschieben der Kulisse 46 in Richtung
des Pfeils 45 von Hand zum Eingriff gebracht werden, so daß durch Verschieben der
Kulisse 46, die an Hand einer Skala kontrolliert werden kann, auf das Steuerelement
6 definierte Kräfte übertragbar sind. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß
die Kulisse entweder kontinuierlich oder absatzweise verstellbar ist.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Blattfeder 40 durch entsprechende
Schraubenfedern oder Federkombinationen evtl. in Verbindung mit Hebeln zu ersetzen.
Es ist außerdem denkbar, die Blattfeder 40
nicht am Steuerhebel 6 zu befestigen,
sondern diese mit der Kulisse 46 verschiebbar zu lagern, wobei in diesem
Falle entsprechende Anschläge am Hebel derart vorzusehen sind, daß im normalen Betriebszustand
des Wandlers 4 ein Kontakt der Blattfeder mit den vorgesehenen Anschlägen zwecks
Vermeidung von Störkräften vermieden wird.
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In den F i g. 3 und 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem an Stelle der Kulisse 46 eine Meßschraube
50 vorgesehen ist. Es bezeichnet 6' einen Schnitt senkrecht zur Längsachse
des Hebels 6, an dem die Blattfeder 40 befestigt ist. Die Blattfeder ist mit dem
Hebel 6 zwischen den beiden Anschlägen 41 und 42 der Stellschraube 50 beweglich
gelagert, und es weist die Stellschraube neben den Anschlägen 41 und
42 noch die Anschläge 43 und 44 auf, von denen der Anschlag 43 sicherstellt,
daß beim Erreichen des Anschlags 43 die Blattfeder 40 genau in der Mitte
zwischen den Anschlägen 41
und 42 gelegen ist, wodurch der normale Betriebszustand
des Wandlers sichergestellt wird. In anderen Wandlerausführungsformen von Einrichtungen
nach der Erfindung entsprechend den F i g. 3 und 4 ist es wiederum möglich, die
Blattfeder 40 nicht starr mit dem Steuerhebel 6 zu befestigen, sondern die
ortsfeste Befestigung der Blattfeder an der Stellschraube 50, wobei dann selbstverständlich
Mittel zur Verhinderung einer Verdrehung der Blattfeder 40 vorzusehen sind,
durchzuführen.