DE480379C - Vorrichtung zur Einregelung einer den Wirkungsgrad eines Betriebsvorganges beein-flussenden Betriebsgroesse, die nicht in eindeutiger Beziehung zu der auf den Regler einwirkenden Groesse steht - Google Patents

Vorrichtung zur Einregelung einer den Wirkungsgrad eines Betriebsvorganges beein-flussenden Betriebsgroesse, die nicht in eindeutiger Beziehung zu der auf den Regler einwirkenden Groesse steht

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DE480379C DEA41754D DEA0041754D DE480379C DE 480379 C DE480379 C DE 480379C DE A41754 D DEA41754 D DE A41754D DE A0041754 D DEA0041754 D DE A0041754D DE 480379 C DE480379 C DE 480379C
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  • Vorrichtung zur Einregelung einer den Wirkungsgrad eines Betriebsvorganges beeinflussenden Betriebsgröße, die nicht in eindeutiger Beziehung zu der auf den Regler einwirkenden Größe steht Bei mechanischen Regeleinrichtungen der üblichen Art handelt es sich gewöhnlich um Vorgänge, bei denen die einzuregelnde Größein eindeutiger Beziehung zu der auf den Regler einwirkenden Größe steht. Infolgedessen entspricht jeder Stellung des Regelgliedes auch nur ein bestimmter Wert der zu regelnden Größe. Es gibt nun aber auch Vorgänge, bei denen diese eindeutige Beziehung nicht vorhanden ist, also einem Werte der einen Größe zwei oder mehr Werte der anderen zugeordnet sein können. Die Beziehung zwischen den beiden Größen stellt sich dann nicht mehr als eine in bestimmtem Sinne verlaufende Kurve, sondern als eine Kurve mit einem Umkehrpunkt, z. B. Höchst-oder Mindestwert der einen Größe dar. Bei solchen Verhältnissen kann es geboten sein, die mechanische Regelung so einzurichten, daß der dem Umkehrpunkt entsprechende Zustand möglichst aufrechterhalten bleibt. Handelt es sich beispielsweise um einen Vorgang, der bei einem bestimmten Werte einer veränderlichen Größe den günstigsten Wirkungsgrad ergibt, so kann es bei einem Betriebe, bei welchem diese Größe nicht ohne weiteres konstant bleibt, Aufgabe sein, das ihren Wert bestimmende Regelglied so zu steuern, daß nach Möglichkeit stets mit dem besten Wirkungsgrad gearbeitet wird. Hierzu ist eine Regelung der gewöhnlichen Art nicht brauchbar, weil sie .wegen der Zweideutigkeit der Beziehung ebensogut im günstigen als auch im ungünstigen Sinne auf die Verhältnisse einwirken kann.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, bei welcher die Aufgabe dadurch gelöst wird, daß das den Betriebsvorgang steuernde Glied mit einem in beständiger Bewegung befindlichen Antrieb gekuppelt ist und daß ein in Abhängigkeit vom Betriebsvorgang stehender Regler den Bewegungssinn dieses Antriebs von Zeit zu Zeit derart umkehrt, daß das Steuerglied eine dauernde Pendelbewegung um die dem Umkehrpunkt des Betriebsvorganges entsprechende Stellung ausführt.
  • Die Erfindung sei an einem Beispiel erläutert, das eine Einrichtung zur mechanischen Regelung einer Kesselfeuerung betrifft. Bei einei Kesselfeuerung, die mechanisch arbeiten soll, ist einerseits die Brennstoffzufuhr entsprechend der Belastung. und andererseits die Zufuhr an Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der Brennstoffzufuhr zu regeln. Dabei ist das Verhältnis von Luftmenge zur Brennstoffmenge so zu wählen, daß der Schornsteinverlust, d. h. die Wärmemenge, die mit den Abgasen verlorengeht, möglichst gering wird. Ist der überschuß an Luft über die zur Verbrennung theoretisch erforderliche Menge zu klein, so wächst bekanntlich der Schornsteinverlust, weil mit den Abgasen eine zu große Menge an nicht oder nur unvollkommen verbrannten Brennstoffbestandteilen entweicht; ist umgekehrt der Luftüberschuß zu groß, so wird zu ihrer Erhitzung ein zu großer Betrag der entwickelten Wärme verbraucht, der mit den Abgasen verlorengeht. Zwischen Luftmenge und Schornsteinverlust besteht also eine Beziehung der obergenannten Art; einer bestimmten Größe der Luftzufuhr, die aber je nach der Brennstoffmenge, Brennstoffart usw. verschieden ist, entspricht ein kleinster Wert der Schornsteinverluste. Die Einrichtung gemäß der Erfindung gestattet nun eine selbsttätige Regelung der Luftzufuhr derart, daß die Schornsteinverluste in der Nähe dieses günstigsten Wertes gehalten werden.
  • In Abb. i stellt beispielsweise die Kurve A die Abhängigkeit des Schornsteinverlustes V von der Luftmenge L (bzw. Luftüberschußzahl) für eine bestimmte Belastung und Brennstoffbeschaffenheit dar; L ist der Umkehrpunkt dieser Charakteristik, auf welche die Feuerung eingeregelt werden soll. Feste Einstellung des Steuergliedes ist nun offenbar in allen den Fällen möglich, in welchen die durch die Stellung des Steuergliedes bestimmte Größe unabhängig von dieser Einstellung Schwankungen erleiden kann; es muß dann die Einstellung des Steuergliedes dauernd selbsttätig diesen Schwankungen folgen, wenn der Umkehrpunkt innegehalten werden soll. Auf das gleiche läuft es hinaus, wenn zwar die einzustellende Größe bei unveränderter Stellung des Steuergliedes konstant bleibt, dagegen die Charakteristik sich aus irgendwelchen Gründen verschiebt. Letzterer Fall liegt bei einer Feuerungsregelung vor, da sich der Schornsteinverlust V abhängig von Belastung und Brennstoffbeschaffenheit jeweils nach einer anderen Charakteristik (A, B, C, Abb. i) verändert.
  • In Abb. z ist nun schematisch eine Einrichtung veranschaulicht, durch welche bewirkt wird, daß das steuernde Glied durch den Regler veranlaßt wird, dauernd eine Pendelbewegung um den in Betracht kommenden Umkehrpunkt auszuführen. Die Einrichtung ist dabei so ausgebildet, däß nicht nur die Luftzufuhr entsprechend dem Schornsteinverlust, sondern auch die Brennstoffzufuhr zusammen mit der Luftzufuhr in Abhängigkeit von der Belastung gesteuert wird.
  • Es ist an sich bekannt, das Verhältnis von Luft- und Brennstoffzufuhr bei Feuerungen in Abhängigkeit von einer Regelvorrichtung selbsttätig zu verändern. Bei den bekannten Vorrichtungen wirkt der Regler auf die Brennstoffzufuhr, und außerdem ist der von ihm überwachte Betriebsvorgang die bei verschiedener Luftzufuhr sich ergebende Veränderung des Gasdrucks im Feuerraum, welchen er nach Möglichkeit konstant halten soll. Dieser Druck ändert sich aber stets gleichsinnig mit der Luftzufuhr, ist also kein Betriebsvorgang mit Umkehrpunkt, wie die Änderung des Schornsteinverlustes in Abhängigkeit von der Luftzufuhr, die der nachstehendbeschriebenen Ausführungsform zugrunde liegt.
  • Bei a ist eine Vorrichtung angedeutet, die in irgendeiner Weise den Schornsteinverlust mißt; beispielsweise möge durch die Temperatur der die Meßvorrichtung durchströmenden Gase der Widerstand einer elektrischen Spule beeinflußt und dadurch der Ausschlag des Kernes a' in dem einen oder anderen Sinne herbeigeführt werden. Die Einwirkung der Kesselbelastung erfolge durch den Dampfdruckregler b, welcher die zur Regelung der Brennstoffzufuhr dienende Vorrichtung c und die Luftregelüngsvorrichtung d beispielsweise durch das um ' den Gelenkpunkte schwingbare Gestänge f in gleichem Sinne verstellt. Der Schornsteinverlustmesser a beeinflußt dagegen nur die Stellung des Steuergliedes für die Luftzufuhr d, indem er das Gestänge f um den Gelenkpunkt g dreht.
  • Der bewegliche Kern a' des Meßgeräts a möge sich bei steigendem Schornsteinverlust nach oben bewegen und umgekehrt. Im ersteren Falle schließt er den Kontakt h eines von der Stromquelle-h ausgehenden elektrischen Kreises, in welchem ein Umschalter t liegt, während bei umgekehrter Bewegung des Kernes a' der Kontakt h geöffnet sowie geöffnet mitgenommen wird. Die richtige Arbeitsweise des Schleppkontaktes h, der also nicht auf die absolute Größe oder einen bestimmten Wert des Schornsteinverlustes anspricht, sondern auf den Umstand, daß. eine Änderung im zunehmenden Sinne erfolgt, kann durch Einbau einer Ölbremse i gewährleistet werden. Der Umschalter L dient zur Umkehrung der Drehrichtung eines im allgemeinen beständig umlaufenden Motors m, der beispielsweise mittels eines Schneckengetriebes n und einer Schraubspindel o die Ausschwingung der Stange f um den Punkt g bewirkt und dadurch das Steuerglied für die Luftzufuhr d einstellt.
  • In der gezeichneten Lage der Teile möge ein Betriebszustand vorhanden sein, der dem Punkt 3 der Kurve A (Abb. i) entspricht. Wie die Lage des Kontaktes h zeigt, ist der Verlustmesser a im Steigen, d. h. der Zustand ist im Begriff, sich in Richtung auf den Punkt q. zu verändern, entsprechend dem rechten Pfeil; der Motor m hat also diejenige Umlaufrichtung, bei welcher die Luftzufuhr durch die Vorrichtung d vergrößert wird. Da eine gewisse Trägheit des Schornsteinverlustmessers vorausgesetzt werden kann, sei angenommen, daß die Aufwärtsbewegung des Kernes a' unter Schließen des Kontaktes gerade bei Erreichen des Punktes 3 eingetreten ist. Der Umschalter L steuert nunmehr den Motor m um, so daß die Luftzufuhr verkleinert wird. Entsprechend verringert sich jetzt der Schornsteinverlust, der Vorgang ändert sich also in Wirklichkeit entsprechend dem links von 3 gezeichneten Pfeile. Der Kern a' des Meßgeräts sinkt, und der Kontakt h bleibt geöffnet. Es tritt schließlich der Augenblick ein, in welchem der Umkehrpunkt i überschritten wird. In diesem Augenblick beginnt der Schornsteinverlust wieder zu wachsen. Sobald sich die Zunahme im Meßgerät a fühlbar macht, beginnt der Kern a' zu steigen; sofort wird der Kontakt h geschlossen und der Motor wieder umgesteuert, so daß sich der Vorgang wieder dem Punkt i nähert usw. Auf diese Weise entsteht ein selbsttätiges Pendeln um den Umkehrpunkt.
  • Wie oben erwähnt, bleibt aber die Charakteristik, nach welcher der Vorgang verläuft, nicht dauernd die gleiche. Für den Fall einer solchen Veränderung sind noch besondere Mittel vorgesehen, um zu erreichen, daß die Regelungseinrichtung immer richtig wirkt. Es sei beispielsweise wieder der Zustand angenommen, der bei Punkt 3 der Kurve A vorliegt. Der Kontakth habe gerade den Umschalter in Tätigkeit gesetzt, so daß der Motor die Vorrichtung d gemäß dem linken Pfeil, also im Sinne einer Verkleinerung der Luftzufuhr antreibt. Zufolge Veränderung des Brennstoffes möge sich jetzt der Verbrennungsvorgang nicht mehr gemäß der Charakteristik A, sondern gemäß der Charakteristik B mit dem Umkehrpunkt 2 vollziehen. Dem Punkt 3 der Kurve A entspricht der Punkt 5 der Kurve B, d. h. bei der jeweils zugeführten Luftmenge hat nun der Schornsteinverlust den dem Punkt 5 entsprechenden größeren Wert. Da aber der Motor, im Punkt 3 gerade auf Verkleinerung der Luftmenge umgeschaltet hatte, bewegen sich die Verhältnisse anstatt in Richtung auf den Punkt 2 in umgekehrter Richtung gemäß dem links von 5 ersichtlichen Pfeil. Der Schornsteinverlustmesser bleibt also im Steigen und Kontakt h bleibt geschlossen. Es würde nun eine dauernde Verschlechterung des Zustandes die Folge sein. Zur Vermeidung einer solchen falschen Steuerung ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen;- die bewirkt, daß der Umschalter L selbsttätig und unabhängig von der Einwirkung des Kontaktes h die Drehrichtung des Motors umkehrt, falls in einem bestimmten Zeitabschnitt eine Umsteuerung seitens dieses Kontaktes nicht stattgefunden hat. Dieser Wechsel der Drehrichtung würde beispielsweise im Punkt 6 stattfinden. Es wird dann die Luftzufuhr L wieder vergrößert, somit der Schornsteinverlust V verkleinert und hierdurch der Kontakt h ausgeschaltet. Der Motor läuft in der eingeschalteten Richtung weiter, bis Punkt 2 überschritten wird. Infolgedessen tritt der Kontakt h wieder in Wirkung, und es findet nunmehr die vorher beschriebene selbsttätige Regelung in bezug auf den neuen Umkehrpunkt 2 statt. Der Zeitabschnitt, nach welchem z. B. durch ein Uhrwerk die selbsttätige Umstellung des Schalters L erfolgen würde, ist natürlich der Trägheit des Meßgeräts a anzupassen, d. h. hinreichend größer zu wählen als die Zeit, welche das Meßgerät a und seine Schaltvorrichtung brauchen, um nach erfolgter Überschreitung des Umkehrpunktes eine Umsteuerung des Motors . herbeizuführen.
  • Es kann erwünscht sein, den Motor m während der Zeiten auszuschalten, in denen der Druckregler b in Tätigkeit tritt. Zu diesem Zweck wird gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung der Regler b wie bei einer Isodromregulierung so ausgebildet, daß er nach vollzogener Regelung wieder auf den ursprünglichen Druck einspielt. Der Motor ist dann so geschaltet, daß er nur im Betrieb ist, wenn bin diese Lage zurückgekehrt ist.
  • Die Einrichtung vereinfacht sich selbstverständlich in allen solchen Fällen,. in welchen nur ein zu steuerndes Organ vorhanden ist, das auf den Umkehrpunkt einzuregeln ist. Es würden dann der Druckregler b und das Steuerorgan c in Fortfall kommen; Gelenkpunkt 'u würde fest angeordnet oder Steuerorgan d unmittelbar von e aus angetrieben zu denken sein. Es kann ferner der die Steuerbewegung einleitende Regler beliebiger Art sein, und die Umkehrsteuerung oder die Pendelbewegung des Steuerorgans kann durch beliebige andere Mittel, z. B. ausschließlich durch mechanische Mittel, durch Flüssigkeitsdruckübertragung o. dgl. bewirkt werden.
  • Die Vorrichtung zur Regelung eines Betriebsvorganges auf seinen-Umkehrpunkt ist natürlich keineswegs auf das dargestellte und beschriebene Anwendungsbeispiel beschränkt, sondern die Erfindung ist überall da anwendbar, wo der Wirkungsgrad eines Betriebsvorganges bei einseitiger Vergrößerung einer Größe bis zu einer gewissen Grenze steigt, bei weiterer Vergrößerung dieser Größe aber fällt, oder umgekehrt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Einregelung einer den Wirkungsgrad eines Betriebsvorganges beeinflussenden Betriebsgröße, die nicht in eindeutiger Beziehung zu der auf den Regler einwirkenden Größe steht, auf ihren Umkehrpunkt, insbesondere zur Regelung der Luftzufuhr zur Feuerung entsprechend dem Schornsteinverlust, dadurch gekennzeichnet, daß das die zu regelnde Größe (Luftzuführung) beeinflussende Glied (Luftklappe.d) mit einem in beständiger Bewegung befindlichen Antrieb (m) gekuppelt ist, dessen Bewegungssinn der auf den (vom Schornsteinverlust abhängigen) Wirkungsgrad ansprechende Regler (a) von Zeit zu Zeit derart umkehrt, daß das steuernde Glied (Luftklappe d) eine dauernde pendelnde Bewegung um die dem Umkehrpunkt (dem Optimum) der zu regelnden Betriebsgröße (Luftzufuhr) entsprechende Stellung ausführt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Regler eine nur auf einseitige Verstellungen ansprechendie Schalltvorri;chtung (h,l)"verbiunden ist, die bei jeder Einschaltung den Bewegungssinn des Motors (m) umkehrt, der das steuernde Glied (Luftklappe d) verstellt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltvorrichtung ein elektrischer Schleppkontakt (h) dient, der bei Mitnahme in der einen Richtung geschlossen wird und dadurch einen auf den Umschalter (L) wirkenden Stromkreis schließt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleppkontakt (h) durch eine Ölbremse (i) belastet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (m) des zu steuernden Gliedes (d) unter der Einwirkung einer zweiten Schaltvorrichtung steht, die in bestimmten Zeitabständen selbsttätig die Drehrichtung des Antriebsmotors verändert.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (L) zusätzlich auch von der zweiten Schaltvorrichtung beeinflußt wird, die in bestimmten Zeitabschnitten selbsttätig die Drehrichtung des Antriebsmotors verändert.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung von Schornsteinverlustmesser (a) und Steuerglied für. die Luftzufuhr (d) ein die Brennstoffzufuhr steuerndes Glied (c) mit Kesseldruckregler (b) so eingeschaltet ist, daß das Steuerglied für die Brennstoffzufuhr (c) von dem Pendelantrieb des Steuergliedes für die Luftzufuhr (d) unbeeinflußt bleibt, während der Kesseldruckregler (b) im gleichen Sinne auf beide Steuerglieder (c, d) einwirkt. B. Vorrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesseldruckregler (b) mit Rückführung auf den gleichen Druck in Verbindung mit einem Schaltwerk verwendet wird, das den auf das Steuerglied für die Luftzufuhr (d) wirkenden Pendelantrieb während der Regeltätigkeit des Kesseldruckreglers (b) ausschältet.
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