DE402681C - Servomotor fuer selbsttaetige hydraulische Regler - Google Patents

Description

Die theoretische Prüfung des Arbeitsverfahrens der indirekt wirkenden hydraulischen Regler zeigt, daß eine genau lineare Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Servomotorkolbens von der Stellung des Steuerschiebers oder, allgemein gesagt, von der Stellung der Steuerung zur Erzielung schneller und störungsfreier Arbeit des Reglers von außerordentlicher Bedeutung ist.

ίο Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, um bei selbsttätigen hydraulischen Reglern die lineare Abhängigkeit der Arbeitsgeschwindigkeit des Servomotors von der Stellung der Steuerung mit einer einzigen Pumpe und ohne Anwendung eines Druckwindkessels zu erzielen, dadurch, daß eine Kolbenpumpe mit veränderlichem Hub verwendet wird, und daß der Hub der Kolbenpumpe nicht nur von seinem Höchstwert, bis auf den Wert Null ao herabgesetzt werden kann, sondern auch noch über Null herab, im Sinne einer umgekehrten Förderrichtung verstellt wird. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, die Umsteuerung durch Verstellung der Pumpe allein vorzunehmen und das Steuerventil des Reglers entbehrlich zu machen. Außerdem ist es leicht einzusehen, daß durch Anwendung einer derartigen Kolbenpumpe mit veränderlichem Hub jede beliebige Ölförderung und damit jede beliebige abgestufte Arbeitsgeschwindigkeit des Servomotors in einfacher Weise erzielbar ist.

Die Zeichnung zeigt einen dementsprechend eingerichteten Servomotor für einen selbsttätigen Regler. 1 ist der Arbeitszylinder des Reglers, in welchem der Kolben 2 beweglich angeordnet ist, der in bekannter Weise mittels der Kolbenstange 3 und der übrigen hier nicht bezeichneten Teile die Reglung, beispielsweise einer Wasserturbine, vornimmt. Von dem Arbeitszylinder ι führen zwei Rohrleitungen! 4 und 5 zu der darunter angeordneten Druckpumpe 6. Die Druckpumpe 6 besteht aus einer dauernd in Umlauf gehaltenen Welle 7, auf welcher vorn die Kurbelscheibe 8 angeordnet ist. Auf der Kurbelscheibe 8 ist der Kurbelzapfen 9 nach beiden Seiten der Wellenmitte exzentrisch verschiebbar angeordnet, derart, daß der Hüb des Kurbelzapfens nach Belieben verändert werden kann. An dem Kurbelzapfen 9 ist mittels der Pleuelstange 10 der Kolben 11 der Druckölpumpe angehängt, welcher in dem Zylinder 12 arbeitet. Die Steuerung des vom Kolben 11 erzeugten öl-Stromes bewirkt ein Schieber 13, welcher von einem festen Exzenter 14, der auf der Welle 7 fest angeordnet wird, bewegt wird. Die beiden je nach der Stellung des Kurbelzapfens 9 auf der Kurbelscheibe 8 als saug- oder druckraumwirkenden Ringräume 15 und 16 an der Schiebersteuerung stehen in unmittelbarer Verbindung mit den Rohrleitungen 4 und 5. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist die folgende: Solange sich der verschiebbare Kurbelzapfen 9 auf der Kurbelscheibe 8 zentrisch zur Welle 7 befindet, führt der Kolben 11 keinerlei Hubbewegung aus. Wird dagegen der Kurbelzapfen 9 nach der einen Seite verschoben, so wird eine Bewegung des Servomotorkolbens 12 durch das von der einen Kolbenseite beispielsweise durch die Leitung 4 angesaugte und unter Druck in die Leitung 4 geförderte öl ausgelöst. Wesentlich für die Wirkung ist dabei der Umstand, daß durch entsprechende Verschiebung des Kurbelzapfens 9 eine beliebig abgestufte Steigerung der geförderten ölmenge und damit der Bewegungsgeschwindigkeit des Servomotorkolbens erzielt wird. Wesentlich für den Erfolg ist ferner, daß Pumpen dieser und ähnlicher Art sehr gut öldicht hergestellt werden können, so daß auch bei erheblichen Bewegungswiderständen in der Kolbenstange 3 kein bedeutendes Nachlassen der ölförderung auftritt und somit die Arbeitsgeschwindigkeit des Servomotors praktisch nur von der Stellung des Kurbelzapfens 9 abhängt.

Wird anderseits der Kurbelzapfen 9 nach der anderen Seite auf die Kurbelscheibe 8 verschoben, so wird eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Servomotors erzielt.

Es kann zur Vermeidung der periodisch rückwirkenden Bewegungen des Servomotors, wie er bei einer zylindrigen Kolbenpumpe unvermeidlich ist, vorteilhaft sein, vielzylindrige Kolbenpumpen anzuordnen oder auch Schieberpumpen bekannter Ausführung, die im wesentlichen aus einer exzentrisch verschiebbaren, in einem Gehäuse rotierenden Walze bestehen, die mittels geeigneter Schieber oder sonstiger Vorrichtungen möglichst dicht in dem Gehäuse arbeitet und ähnlich wie eine Kolbenpumpe eine von der Vorderhöhe möglichst unabhängige Öllieferung gewährleistet.

Die^ beschriebene Einrichtung hat den Mangel, daß der Öldruckkreislauf des Reglers sich unter Umständen durch kleine Undichtigkeiten von" öl entleeren kann, oder daß ungewollterweise falsche Luft eingesogen wird. Diesem Mangel wird erfindungsgemäß da-

durch abgeholfen, daß an einer oder mehreren Stellen im ölkreislauf des Reglers Öl unter Druck zugeführt wird, welches durch die Höhenlage eines entsprechend angeordneten Behälters oder eine_# besonders angeordnete kleine Pumpe erzeugt wird. Um eine Rück-.strömung dieses zugeführten Öles beim Unterdruckkommen der Hauptdruckpumpe des Reglers zu verhüten, werden zweckmäßig in

ίο diese Speiseleitung Rückschlagventile eingesetzt. Um ferner bei erreichter Füllung eine Überbeanspruchung der, wie vorstehend erwähnt, angeordneten Füllpumpe zu vermeiden, können in die Druckleitung der Füllpumpe Sicherheitsventile eingesetzt werden; die Einrichtung der Füllpumpe läßt sich nun ferner so treffen, daß unter Anwendung zweier, auf beiden Seiten der Hauptölpumpe einmündender Speiseleitungen dauernd auf -mindestens einer Seite der Hauptölpumpe ein Zustrom frischen Speiseöles eintritt. Die von der Speisepumpe in überschießender Menge geförderte Speiseflüssigkeit kann dabei durch ein oder zwei Sicherheitsventile einen Ausweg finden, die so angeordnet werden können, daß stets der Speiseölstrom in den Hauptölkreislauf des Reglers eintritt, und als überschießend aus diesem, ganz oder teilweise j schon gebrauchtes öl aus dem Hauptkreislauf des Reglers ausströmt. Diese Einrichtung ist ' vorteilhaft, um eine ständige Erneuerung des Öles in den Hauptkreislauf zu bewirken und entsprechende Betriebsstörungen auszuschließen.

Die beschriebene Einrichtung hat noch den Mangel, daß beim Anschlagen des Servomotorkolbens 2 an seinen Hubenden,, die von ■ der ständig umlaufenden Welle angetriebene Hauptölpumpe überlastet wird. Um diese Belastung zu vermeiden, werden erfindungsgemäß vom Servomotor durch Gestängever- : bindung bewegte Anschläge vorgeschoben, die ; den Hub des Kurbelzapfens 9 entsprechend 1 beschränken und den Kurbelzapfen 9 in seine , Mittellage zurückführen, in dem Augenblick, in welchem der Kolben des Servomotors seine ■ Hubenden erreicht. Werden diese Anschläge . ferner in ihrer Länge veränderlich hergestellt, ' so läßt sich eine Stillsetzung des Servomotors ^; in einer beliebigen Stelle vor seinem Hubende i erreichen, wie dies für die Einrichtung der an sich bekannten Öffnungsbegrenzung oder i Wasserstandsreglung vorteilhaft ist.

Der beschriebene Servomotor hat noch den

55' Mangel, daß die Beeinflussung des Pumpen- ; h'tibes zwar keine eigentliche Arbeitsleistung erfordert, bei der Verstellung des Pumpenhubes jedoch periodisch hin und her gehende sogenannte Zitterkräfte auftreten, die selbst sehr reichlich bemessene mechanische Bewegungsvorrichtungen zu Zitter und Rüttel- ' bewegungen veranlassen. Anderseits ist auch häufig die Verstellung des Hubes auf mechanischem Wege nicht ohne weiteres möglich. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wird erfin dungsgemäß. ein hydraulisch wirkender Hilfsmotor in an sich bekannter Ausführung angewendet, welcher infolge seines Flüssigkeitsinhalts gegen die Zitterkräfte unempfindlich ist, und der im übrigen auch auf umlaufenden Maschinenteilen in einfacher Weise befestigt werden kann.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Servomotor für selbsttätige hydraulische Regler, gekennzeichnet durch Anwendung einer Kolbenpumpe mit veränderlichem Hub, bei welcher die Förderrichtung vertauscht wird, zu dem Zwecke, hierdurch eine Umsteuerung des Reglers ohne besondere Steuerschieber zu erreichen,

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseflüssigkeit gleichzeitig zur dauernden oder vorübergehenden Erneuerung des Arbeitsöles der Hauptölpumpe dient.

3. Servomotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung übermäßiger Druckbeanspruchung die Speiseeinrichtung das Speiseöl nur auf einer unter geringerem Überdruck stehenden Seite der Hauptölpumpe zugeführt wird.

4. Servomotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Sicherheitsventile, welche eine Überlassung der Hauptölpumpe ati den Hubendenden verhindert.

5. Servomotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anwendung von Anschlägen, die den Hub der Hauptölpumpe begrenzen.

6. Servomotor nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlage veränderlich ausgeführt werden, zu dem Zwecke, den Servomotor bereits vor den Hubenden zum Stillstand zu bringen, um eine öffnungsbegrenzung oder Wasserstandsreglung herbeizuführen.

7. Servomotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anwendung eines hydraulischen Hilfsmotors für die Verstellung des Pumpenhubes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.