DE394404C - Grenzregler - Google Patents

Description

Die Regelung einer bestimmten Größe (z. B. Drehzahl, Drück, Stromstärke) geschient in den meisten Fällen in der Weise,"daß man diese Größe auf einen bewegbaren Teil einer geeigneten Vorrichtung eine Kraft (z. B. Fliehkraft, Druckkraft, elektromagnetische Anziehung) ausüben und dieser Kraft eine Gegenkraft (z. B. Federkraft) entgegenwirken läßt, die sich nach Maßgabe der Stellung des ίο bewegbaren Teiles verändert. Jeder von der zu regelnden Größe abhängigen Verstellkraft entspricht dann eine bestimmte Stellung des bewegbaren Teiles, in welcher Verstellkraft und Gegenkraft im Gleichgewicht sind. Die Ausschläge des bewegbaren Teiles können dann in irgendeiner Weise zur Beeinflussung der zu regelnden Größe benutzt werden.

Es ist nun häufig die Aufgabe zu lösen, die zu regelnde Größe nur dann auf das Regelsystem einwirken zu lassen, wenn ein bestimmtes Intervall nach oben oder unten überschritten wird. In einem Drucksystem, das geregelt werden soll, sei beispielsweise dafür zu sorgen, daß ein Druck von 5 Atm. Ü. nicht überschritten und ein Druck von 1 Atm. Ü. nicht unterschritten wird. Diese Aufgabe wurde bisher in zweierlei Weise gelöst. Entweder benutzte man zwei Regler, deren einer beim Überschreiten und deren anderer beim Unterschreiten bestimmter Werte der zu regelnden Größen in Tätigkeit trat. Diese Lösung hat den Nachteil, daß zwei vollständige Regler verwendet werden müssen, was zu umfangreichen Einrichtungen führt und insbesondere bei Anwendung starrer Übertragungsgestänge Anordnungsschwierigkeiten macht. Die andere Lösung besteht in der Benutzung eines einzigen Reglers, der einen toten Gang besitzt, so daß er solange wirkungslos bleibt, als die zu regelnde Größe sich im normalen, d. h. dem toten Gang entsprechenden Intervall bewegt und erst einzugreifen beginnt, wenn dieses Intervall nach oben oder unten hin überschritten wird. Diese Lösung hat den Mangel, daß die bewegbaren Teile des Reglers große Wege zurückzulegen haben, so daß für den eigentlichen Regelvorgang, der erst bei Überschreiten oder Unterschreiten des Intervalls beginnt, nur kleine Bruchteile des | Reglerhubes zur Verfügung stehen, was die Empfindlichkeit solcher Regler erheblich herabmindert. Gerade bei solchen Grenzreglern j kommt es aber darauf an, daß die betreffenden Grenzwerte genau eingehalten werden. Insbesondere bei Verwendung von Membranreglern, die nur kleine Reglerhübe zulassen, treten bei dieser Anordnung Schwierigkeiten auf.

Die Erfindung bezweckt nun, einen Grenzregler zu schaffen, der ohne Zuhilfenahme eines zweiten Reglers erst außerhalb bestimmter ι Grenzwerte in Tätigkeit tritt und dies unter Vermeidung größerer Hübe seiner verstellbaren Teile. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die von der zu regelnden j Größe abhängige Verstellkraft und die von der Stellung des bewegbaren Reglerorgans abhängige Gegenkraft sich nur in einem Teil des Reglerhubes allein ausgleichen, während in dem anderen Teile des Reglerhubes zu der einen oder anderen die in bestimmter Größe bereitgehaltene Kraft eines weiteren Organs hinzutritt, so daß der Regler nur bei Überoder Unterschreitung zweier Grenzwerte der zu regelnden Größe in dem einen oder anderen Teil des Hubes zu arbeiten beginnt.

Die Ausführung dieses Gedankens sei an Hand der Zeichnung in einigen Beispielen erläutert. Es handele sich um den oben angeführten Fall, wo ein Gasdruck von 5 Atm. Ü. nicht überschritten und ein Gasdruck von ι Atm. Ü. nicht unterschritten werden soll. Die Einwirkung des Gasdruckes auf das Reglerorgan erfolge hier nach Abb. 1 dadurch, daß die untere Seite eines Reglerkolbens α mit der Gasleitung in Verbindung gebracht wird. Die Gegenkraft werde von einer Feder b geliefert; sie sei derart eingestellt, daß sie in der gezeichneten Stellung des Kolbens einem Gasdruck von 5 Atm. Ü. das Gleichgewicht hält. Sobald also der Gasdruck diesen Wert über- 9a schreitet, beginnt sich der Kolben nach oben zu bewegen. Diese Bewegung kann durch das Reglergestänge c auf geeignete Organe übertragen werden, die dann den Gasdruck derart vermindern, daß der Grenzdruck von 5 Atm. Ü. innegehalten wird. Die zusätzliche Kraft für den unteren Teil des Hubes wird von einer Feder d geliefert, welche eine bestimmte Vorspannung besitzt und mit dieser Vorspannung eine Scheibe e an einen festen Anschlag f anpreßt. In der gezeichneten Stellung wird die Bewegung des Kolbens a nach unten durch die Scheibe e begrenzt, indem sich die Kolbenstange mittels eines hier-

*) Von dem Patentsucher ist als Erfinder angegeben worden:

Theodor Stein in Berlin-Friedenmi.

zu vorgesehenen Bundes g gerade auf die Scheibe aufsetzt. Die Feder d ist nun so eingestellt, daß sie in der gezeichneten obersten Stellung der Feder b bei einem Gasdruck von ι Atm. U. gerade das Gleichgewicht hält. Sobald also der Gasdruck unter ι Atm. Ü. sinkt, überwindet die Feder b den Widerstand der Feder d, so daß sich der Kolben nach unten zu bewegen beginnt und in dem entsprechenden Sinne auf das Reglerorgan für den Gasdruck einwirkt. Das Reglergestänge c ist also ' zwischen den Drücken von 5 und 1 Atm. Ü. in Ruhe und bewegt sich erst, wenn dieses Intervall nach oben oder unten hin überschritten wird.

Der Erfindungsgedanke kann auf alle Regclvorgänge mit Federkraft, gegebenenfalls auch auf solche mit Gewichtswirkungen als Gegenkraft angewendet werden. In Abb. 2 ist ein Geschwindigkeitsregler dargestellt, bei dem ein Auseinandergehen der Schwunggewichte a gegenüber der gezeichneten. Stellung erst dann erfolgt, wenn eine bestimmte obere Drehzahl überschritten wird, eine Näherung der Schwunggewichte erst dann, wenn eine bestimmte untere Grenze der Drehzahl erreicht ist, so daß die Kraft der Zugfeder δ bei Auftreten einer entsprechend verringerten Fliehkraft den Widerstand der Feder d überwindet.

In Abb. 3 ist die Regelung einer Stromstärke (mittelbar auch Regelung einer Spannung, Leistung oder eines magnetischen Feldes) dargestellt. Der Stromkreis einer Spule erzeugt ein nach oben gerichtetes Feld, dessen Größe je nach der Größe der Stromstärke wechselt und dabei entsprechende schwankende Kräfte auf den Kern α ausübt. Überschreitet die nach oben gerichtete magnetische Kraft eine gewisse Grenze, so wird der Widerstand ,der Gegenfeder b überwunden. Sinkt die Kraft unter eine gewisse andere Grenze, so vermag die Feder b den Kern α unter Überwindung der zusätzlichen Kraft der Feder d abwärts zu bewegen.

Die Erfindung kann auf alle Regelsysteme angewendet werden, gleichgültig welcher Art die Übertragung der Reglerbewegung auf diejenigen Organe ist, welche die Wirkung der zu regelnden Größe bestimmen. Abgesehen von der unmittelbaren Einwirkung des Reglergestänges auf die Reglerorgane und die bekannte Zwischenschaltung eines Servomotors ° mit Rückwirkung und starrem Gestänge, können auch alle Regelsysteme Anwendung finden, bei denen unter Einwirkung des Reglers eine Veränderung eines Flüssigkeitsdruckes erfolgt, wobei die Verringerung des Flüssigkeitsdruckes zur Bewegung der Reglerorgane dient. In Abb. 4 ist beispielsweise dargestellt, wie sich der Grenzregler gemäß der Erfindung in eine Reglungseinrichtung mit gedrosseltem Flüssigkeitsdurchfluß einordnen läßt. Hier ist der Kolben h des Drosselventils unmittelbar mit dem Reglerkolben α verbunden, auf dessen Unterseite wieder ein gasförmiges Druckmittel wirkt. Abb. 5 zeigt einen ebensolchen Regler, bei dem an Stelle eines Drosselschiebers eine Prellplatte i benutzt ist, mittels welcher die Veränderung des Flüssigkeitsdruckes bewirkt wird. Die Prellplatte sitzt an dem einen Ende eines Schwenkhebels k, dessen anderes Ende von einer durch ein gasförmiges Druckmittel beeinflußten Membran a' entgegen der Wirkung der Feder d verstellt wird. Dieses Ende des Hebels ist ferner mit einem Anschlag g verbunden, der, wie vorher, auf die Scheibe e wirkt.

In allen Beispielen ist das zusätzliche Organ (Feder d) so angeordnet, daß es in dem gleichen Sinne wirkt wie die Verstellkraft der zu regelnden Größe; es tritt in diesem Falle in dem unteren Hubteil in Wirkung. Die Anordnung läßt sich auch umgekehrt ausführen, d. h. derart, daß die zusätzliche Kraft im oberen Hubteil als Verstärkung der Gegenkraft zur Wirkung gelangt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Grenzregler, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellbereich, innerhalb dessen der Regler das von ihm beeinflußte Organ im gleichen Sinne verstellt, in zwei Teile zerlegt ist, in deren einem die von der zu regelnden Größe abhängige Verstellkraft und die von der Stellung des bewegbaren Reglerteils abhängige Gegenkraft sich allein ausgleichen, während in dem anderen Teil des Einstellbereichs zu der einen die in bestimmter Größe bereitgehaltene Kraft eines weiteren Organs hinzutritt, so daß der Regler nur bei Über- oder Unterschreitung zweier Grenzwerte wirksam ist.

2. Grenzregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Reglerteil beim Übergang von dem einen zum anderen Teil des Reglerhubes eine durch einen Anschlag unter Spannung gehaltene Feder erfaßt und bei weiterem Ausschlag stärker spannt.

3. Grenzregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der nur in dem einen Teil des Reglerhubes in Wirkung tretenden Feder einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.