-
Aus Taktgeber, Hilfssteuerung und Stellwerken bestehender Regler,
insbesondere zur Regelung von Dampfkesseifeuerungen Eine selbsttätig wirkende Regelanordnung,
die mit einer Hilfskraft, beispielsweise mit einer Druckflüssigkeit arbeitet, besteht
grundsätzlich aus einem Taktgeber, einer Hilfsteuerung und einem Stellwerk, das
die eigentlichen Steuerglieder in Tätigkeit setzt. Zur Vermeidung des LTberregulierens
ist die Hilfsteuerung mit einer mechanischen Rückführung versehen, durch die nach
jeder Regelbewegung in der Hilfssteuerung die Steuerkanten mit den Steuerschlitzen
sofort wieder zur Deckung gebracht werden. So entsteht zwischen Taktgeber und Stellwerk
gewissermaßen eine zwangsläufige Kupplung, -bei der jeder Taktgeberstellung eine
ganz bestimmte Stellung des Stellwerks zugeordnet ist. Bei der mechanischen Feuerregelung
an Dampfkesseln, die als Beispiel zur Erläuterung der Erfindung gewählt sei, ist
der Taktgeber oft als Mengenmesser für den abströmenden Dampf ausgebildet. Es wird
verlangt, daß durch die Regelanordnung jeder Dampfmenge eine ganz- bestimmte Luft-
und Brennstoffmenge zugewiesen wird. Die vorher beschriebene Regelanordnung würde
,diese Bedingung erfüllen, wenn eine bestimmte Stellung des Stellwerks gleichbedeutend
wäre mit einer bestimmten zugeführten Luft- und Brennstoffmenge. Dies ist aber oft
nicht der Fall, sondern zwischen dem Stellwerk und seiner Wirkung auf die zugeführte
Luft- und Brennstoffmenge sind noch viele Einflüsse (z. B. Änderungen des Kontaktwiderstandes
und der Spannung bei elektrischem Antrieb) eingeschaltet, so daß nicht immer die
gewünschte Cbereinstimmung vorhanden ist.
-
-Man hat deshalb vorgeschlagen, die Rückführung nicht unmittelbar
von dem Stellwerk selbst abzuleiten, sondern von seiner Wirkung, uni zwar kann man
sich dazu je eines Rückführungs-Mengentnessers bedienen, der die Luft- und Brennstoffmenge
in gleicher Weise mißt wie der Taktgeber die Dampfmenge. Taktgeber und Rückführungs-Mengenmesser
werden in ihren Bewegungen so aufeinander abgestimmt, daß die Hilfssteuerung erst
dann in Deckstellung kommt, wenn sich die zu einer bestimmten Dampfmenge gehörige
Luft- und Brennstoffmenge eingestellt hat. Der große _Nachteil dieser Anordnung
liegt darin, daß die Bewegung des Rückführungs-Mengenmessers, da sie als @@'irl;ung
einer Verstellung des Stellwerkes auftritt, dieser unter -Umständen sehr erheblich
nacheilt. Daher wird die Deckstellung zu spät erreicht. Die Folge ist ein LTberregulieren.
-
Die Vorteile der beiden Regelungsanordnungen mit starrer Rückführung
und mit Rückführung von der Wirkung aus werden
gemäß der Erfindung
dadurch vereinigt, daß die Decklage der steuernden Teile der Hilfssteuerung in an
sich bekannter Weise durch ein Übertragungsgestänge vom gesteuerten Stellwerk aus
herbeigeführt wird, daß aber gleichzeitig eine zweite, nach Art eines Taktgebers
auf die Hilfssteuerung einwirkende Vorrichtung vorgesehen ist, .deren Verstellkr
äfte von der durch den Regelvorgang hervorgerufenen Wirkung abgeleitet werden. Die
starre Rückführung wird also mit einem Wächter -ausgerüstet, der nur dann in Tätigkeit
tritt, wenn eine Korrektur des durch die starre Rückführung beendeten Regelvorganges
bei Abweichungen der Wirkung vom Sollwert erforderlich ist. Solange die durch das
Stellwerk ausgelöste Wirkung den :der Regelung zugrunde gelegten Forderungen ent
spricht, ist der Wächter außer 2 ätigkeit. Demnach muß die Anordnung so getroffen
werden, daß die Wächterbewegungen, solange sie entsprechend der verlangten Gesetzmäßigkeit
verlaufen, nicht auf die Hilfssteuerung einwirken können. Nun eilt aber die Stellwerksbewegung
der Wächterbewegung infolge der zeitlichen Verschiebung vor, ein Umstand, der das
verlangte gesetzmäßige Verhältnis stören würde. Die Gesetzmäßigkeit wird gemäß der
Erfindung dadurch herbeigeführt, daß der Wächter kraftschlüssig mit dem Stellwerk
gekuppelt wird und daß die Kupplung mit Verzögerung arbeitet, derart, daß die durch
Stellwerksbewegung hervorgerufene Kupplungsbewegung gegen die Stellwerksbewegung
im gleichen Maße zeitlich verschoben ist wie die Wächterbewegung.
-
In den Abb. i bis 3 ist an einer Reihe von Beispielen die Kombination
des Wächters mit einem Taktgeber, einer Hilfssteuerung und Stellwerken dargestellt.
Die Abbildungen enthalten außerdem schematische Darstellungen einer Reihe von Anwendungsmöglichkeiten
der Regelanordnung, ohne daß diese jedoch an die gerade dargestellte Kombination
von Wächter und Taktgeber gebunden wären. Die Abb. 4 zeigt die in der Luftleitung
der Regelanordnung nach Abb. i eingebaute Drosselscheibe in abgeänderter Form.
-
Für gleiche Teile sind überall die gleichen Bezugszeichen gewählt.
Außerdem entspricht in allen Bildern einer Aufwärtsbewegung der Stellwerke eine
Vermehrung des zu regelnden Mittels, einer Abwärtsbewegungdagegen eine Verminderung.
-
Bei allen Beispielen liegt die Aufgabe vor, die Menge von Brennstoff
und Verbrennungsluft dem Dampfbedarf in der Frischdampfleitung i anzupassen. Dieser
wird durch die Druckdifferenz an einei# Stauscheibe 2 gemessen, zu deren beiden
Seiten ein Taktgeber 3 mit Hilfe der Leitungen 4 und 5 angeschlossen ist. Die Bewegungen
der Membran 6 des Taktgebers 3 werden in bekannter Weise über einen Hebel 7 (51
in Abb. 2 und 3) auf den Steuerstift 8 einer Hilfssteuerung übertragen, die sich
im Gehäuse 9 befindet. Drucköl wird durch eine Leitung i o zugeführt und gelangt
durch Kanäle i i und 12 in bekannter Weise über oder unter den Kolben 13 eines in
einem Gehäuse 14 angeordneten Stellwerkes, mit dessen Hilfe entweder ein Fuchsschieber
15 oder Regelwiderstände 16 oder 17 verstellt werden, an die die Antriebsmotoren
für Fördereinrichtungen von Brennstoff oder Verbrennungsluft angeschlossen sind.
-
Zur Erklärung der Abb. i Es sei angenommen, der Dampf ströme in der
Richtung des eingezeichneten Pfeiles durch die Frischdampfleitung i und es vergrößere
sich die Dampfentnahme. Die Folge hiervon ist, daß die Druckdifferenz an der Stauscheibe
2 anwächst und daß die Membran 6 nach unten durchgebogen wird. Da der Drehpunkt
i9 lies Hebels 7, mit dem dieser an der Kolbenstange :2o des Stellwerkskolbens 13
angelenkt ist, sich zunächst noch in Ruhe befindet, so wird der Steuerstift abwärts
bewegt und gibt dabei den Steuerschlitz 21 in der zunächst noch feststehenden hülse
22 der Hilfssteuerung frei. Es kann also Drucköl durch die Leitung 12 unter den
Kolben 13 treten und diesen anheben. Hierdurch wird der Schalthebel 23 des Regelwiderstandes
16 auf größere Drehzahl verstellt, d. h. in der Leitung 25 strömt eine größere Menge
Verbrennungsluft zur Feuerung. Durch die Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 2-o wird
ferner der Steuerstift wieder in die Decklage zurückgeführt.
-
Zwischen der in der Leitung i strömenden Dampfmenge und der in der
Leitung 25 strömenden Luftmenge muß, wie bereits erwähnt, ein bestimmter gesetzmäßiger
Zusammenhang gewahrt werden. Die Luftmenge wird gemessen an einer Stauscheibe 26,
zu deren beiden Seiten Leitungen 27 und 28 angeschlossen sind. Durch diese wird
die Druckdifferenz an der Stauscheibe 26 auf die Membran 3o des Wächters 29 übertragen.
Die Membran 3o greift über die Stange 31 im Punkte So an einem Hebel 32 an, der
einerseits im Drehpunkt 33 an der Hülse 22 der Hilfssteuerung, anderseits im Punkte
34 an einer Hülse 35 im Stellwerksgehäuse 14 angelenkt ist, Einer Vergrößerung der
Luftmenge entspricht eine Vergrößerung der Druckdifferenz an der Stauscheibe 26.
Infolgedessen wird dann die ,Membran 3o nach unten durchgebogen und die Hülse 22
abwärts verstellt werden. Wenn nun angenommen wird, daß die in der Leitung 25 strömende
Luftmenge
nicht von dem der Taktgeberstellung entsprechenden Sollwert abweicht, so würde der
Wächter auf die Hilfssteuerung einwirken, ohne daß ein Anlaß hierzu vorliegt. Dies
wird vermieden durch die besondere Kupplung der Hülse 35 mit der Kolbenstange 2o
des Stellwerkes. Die Hülse 35 ist nämlich nicht formschlüssig, sondern kraftschlüssig
mit ihr gekuppelt, und zwar mit Hilfe einer Ölbremse und Federn.
-
Die Anordnung ist folgendermaßen getroffen.
-
Die Hülse 35 erweitert sich zu einem kolbenartigen Teil 36, der in
einem Zylinder 3; gleitet. Der Raum 38 oberhalb des Kolbens 36 und der Raum 39 unter
ihm stehen durch eine Leitung .4o und die Bohrungen 41 und .42 miteinander in Verbindung.
In dem Hohlkolben 36 liegen Federn 43 und d.d., die über Scheiben .I5 und .46 und
den Bund d.; den Hohlkolben 36 in einer bestimmten Lage gegenüber der Kolbenstange
20 halten oder ihn in diese Lage zurückführen, wenn er aus ihr herausgebracht ist.
Dieser Fall tritt bei jeder Verstellung des StelWerkskolbens 13 ein.
-
Es war angenommen, .daß sich der Kolben 13 aufwärts bewegt. Infolgedessen
legt sich der Bund 47 der Stange 20 gegen die Scheibe 45 und bewegt über die Feder
,43 den Kolben 36 aufwärts. Nun befindet sich in dem Verbindungskanal 40 eine Drosselstelle
82. Der Kolben 36 kann, da die Verbindungsleitung zwischen den Räumen 38 und 39
einen kleineren Ouerschnitt besitzt als die Kolbenfläche 36, .(ier Bewegung der
Stange 2o nicht phasengleich folgen. Vielmehr wird die Bewegung durch den Widerstand
des Öles abgebremst und die Feder .43 infolgedessen zusammengedrückt. Die in ihr
hierdurch aufgespeicherte Kraft wird erst nach und nach frei, wenn der Stellwerkskolben
13 zur Ruhe gekommen ist. Der Kolben 36 und die an ihm befestigte Hülse 35 werden
also mit Verzögerung in die ursprüngliche Stellung gegenüber der Stange 2o nachgeführt.
Der Grad der Verzögerung kann durch Einstellung der Drosselöffnung 82 geändert werden.
-
Die eben beschriebene Anordnung ermöglicht es nun, ein unbeabsichtigtes
Eingreifen des Wächters auf die Hilfssteuerung zu vermeiden. Es ist nur erforderlich,
die Verzögerung der kraftschlüssigen Kupplung verhältnisgleich der Verzögerung der
Wächterbewegung gegenüber der Stellwerksbewegung einzustellen, d. h. also die Winkelgeschwindigkeit
der Punkte 34 und 8o bezogen auf Punkt 33 als Drehpunkt müssen gleich sein. Ist
diese Bedingung erfüllt, so bleibt der Punkt 33 in Ruhe, und eine Verstellung der
Hülse 22 der Hilfssteuerung tritt nicht ein. Voraussetzung dabei ist, daß einer
bestimmten Stellung des Scbrlltliebels 23 eine ganz bestimmte Luftmenge iii der
Leitung 25, d. h. eine ganz bestimmte Druckdifferenz an der Stauscheibe 20, entspricht.
Diese Forderung ist jedoch, wie bereits erwähnt, durchaus nicht immer erfüllt. Ist
z. B. der Rohrwiderstand in der Leitung 25 größer geworden, so würde bei derselben
Drehzahl des Ventilators 48 die gei örderte Luftmenge Ideiner werden, d. h. die
Druckdifferenz an der Stauscheibe geringer. In diesem Falle biegt sich die Membran
3o nach oben durch und verstellt, da der Drehpunkt 3d. in Ruhe bleibt, den Drehpunkt
33 und die Hülse 22 aufwärts. Es wird wiederum der Steuerschlitz 21 freigegeben,
Drucköl strömt durch die Leitung 1-a unter den Kolben 13 und verstellt den Schalthebel
23 auf größere Drehzahl .des Ventilators .t8, d. h. auf größere Luftmenge, wie es
erforderlich ist. Bei der Aufwärtsbewegung des Stellwerkskolbens 13 wird auch der
Punkt 19 aufwärts bewegt, während der Drehpunkt d.9 am Taktgeber 3 festbleibt. Der
Steuerstift 8 wird nach oben bewegt, d. h. er wird der Hülse 2 2 nachgeführt und
schließt den Steuerschlitz 21 wieder ab. Gleichzeitig ist mit der Stange 20 die
Hülse 35 nach oben gewandert, aber auch die Membran 30 infolge der vergrößerten
Druckdifferenz an der Stauscheibe 2t) wieder nach abwärts durchgebogen. Da die verzögerte
Bewegung des Kolbens 36 und die Bewegung der :Membran 30 verhältnisgleich
sind, ist auch der Punkt 33 in seiner neuen Lage in Ruhe geblieben, und der Regelvorgang
ist beendet.
-
In der Abb. i ist die normale starre Rückführung dargestellt, bei
der die Drehpunkte 4.9, 5o und 19 sämtlich beweglich sind. Will man die Rückführung
durch eine Nachführung ersetzen, so braucht man zwei Hebel mit je einem festen Drehpunkt,
wie es die Abb. 2 zeigt. Die Taktgeberbewegung wird durch einen Hebel 51 auf den
Steuerstift 8 übertragen, die Rückführungsbewegung durch den Hebel 52 auf die Hülse
22 der Hilfssteuerung. Wäre kein Wächter vorhanden, so müßte sowohl der Drehpunkt
53 wieder Drehpunkt 5.4 ein fester Drehpunkt sein. Der Wächter muß nun an einem
der beiden festen Drehpunkte angreifen, und zwar zeigt die A:bb. z seinen Angriff
am Drehpunkt 54, der hierdurch zu einem beweglichen Drehpunkt wird, während in der
Abb. 3 der Wächter am Drehpunkt 53 angreift. Die Wirkungsweise der Regelanordnung
entspricht irn übrigen der Wirkung der Anordnung nach Abb. i. Die Anordnung nach
Abb. 3 unterscheidet sich noch insofern von den Anordnungen nach den Abb. i und
2, als bei ihr der Wächter am gleichen Teile der Hilfssteuerung angreift, wie der
Taktgeber selbst, nämlich am Steuerstift B.
In den Abbildungen ist
als kraftschlüssige finit Verzögerung arbeitende Kupplung immer eine ülbreinse dargestellt.
Die gleiche Wirkung läßt sich naturgemäß auch mit anderen Einrichtungen erzielen,
die es gestatten, Kraft aufzuspeichern und diese dann mit regelbarer zeitlicher
Verschiebung wieder abzugeben. Es wäre z. B. möglich, eine Feder zu verwenden, die
nach Art einer Uhrfeder während der Stellwerksbewegung gespannt «ird und sich dann
mit entsprechender Verzögerung entspannt.
-
Zwischen Taktgeberbewegung und Wächterbewegung soll ein bestimmter
gesetzmäßiger Zusammenhang bestehen. Es können nun Betriebsfälle vorkommen, daß
inan, ohne den Taktgeber selbst zu beeinflussen, seine W irkung verändern
möchte. Es kann z. B. erwünscht sein, das Verhältnis von Luftmenge und Dampfinen:ge
oder das Verhältnis von Erst- und Zweitluft bei Kohlenstaubfeuerungen zu verändern
oder ähnliche Veränderungen vorzunehmen. Derartige zusätzliche Verstellvor richtungen
werden gemäß der Erfindung derart angeordnet, daß nur die Wirkung des Wächters beeinflußt
wird, während der Taktgeber mit unveränderten Verhältnissen weiterarbeitet.
-
Abb. d. zeigt eine Drosselscheibe mit veränderlichem Drosselquerschnitt,
mit der diese Aufgabe in einfacher Weise gelöst werden kann, wenn es sich darum
handelt, die Luftmenge zu verändern. Die Drosselscheibe könnte z. B. in der Abb.
1 an Stelle der festen Drosselscheibe 26 eingebaut werden, deren fester Ouerschnitt
dann durch den veränderlichen Drosselquerschnitt bei 55 ersetzt würde.
-
Bei der Anordnung nach Abb. 2 besteht die zusätzliche Verstelleinrichtung
darin, daß man die Einspannstelle der Blattfeder 81 verschiebbar macht, daß man
also die Federlänge ändert. Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem Klemmstück
56, das finit Hilfe einer Spindel 57 verschoben werden kann. Durch Veränderung :der
Federlänge erhält man bei gleichbleibendem Wächterhub, der durch die Hebelübersetzungen
gegeben ist, verschiedenen Spannungszuwachs der Feder zwischen Null und einem Maximum
und damit verschiedene Luftmengen.
-
Die Abb. 2 zeigt ferner, daß man den Wächter auch unter die Einwirkung
zweier Impulse stellen kann, z. B. eines Druckimpulses und eines Mengenimpulses.
Die als Beispiel gewählte Anordnung dient zur Konstanthaltun.g des Druckes im Feuerraum
58 einer Kesselanlage, dem die Verbrennungsluft durch einen Ventilator 59 zugeführt
wird, der dabei durch einen Regler nach Abb. i geregelt werden kann. Im vorliegenden
Falle enthält der Wächter zwei Membranen 6o und 61, von denen die Membran 6o unter
der Wirkung der Rauchgasmenge, die Membran 61 unter der Wirkung des Feuerraumdruckes
steht. Der Feuerraumdruck wird dabei als Druckunterschied gegenüber der Atmosphäre
gemessen.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Anlagen, bei denen eine Förderung
auf einen bestimmten Wert einzuregeln ist, also z. B. bei Förderung von Kohlenstaub
oder Kohle, eine Hilfsfördereinrichtung zu verwenden, derenFörderung proportional
der eigentlichen Förderung ist, und daraus eine Impulskraft für einen Rückführer
oder Nachführer abzuleiten. Diese Anordnung ist bei Reglern mit starrer Rückführung
an sich nicht möglich. Sie läßt sich jedoch trotzdem anwenden, wenn man, wie es
die Abb. 3 zeigt, die Hilfsfördereinrichtung auf den Wächter einwirken läßt. 62
ist der Antriebsmotor für drei Förderschnecken für Kohlenstaub, die senkrecht zur
Bildebene angenommen und durch die Schneckenräder 63, 64 und 65 gekennzeichnet sind.
Mit diesen Schneckenrädern sind Hilfspumpen 66, 67, 68 gekuppelt, die in ein Druckgefäß
69 fördern. Das Hilfsförderinittel fließt durch eine Drosselstelle 7o nach dem Sammelbehälter
71 zurück. Zwischen den Räumen 69 und 72 stellt sich dann eine Druckdifferenz ein,
die auf die Membran 73 des Wächters einwirkt. Wird eine der Förderschnecken 63 bis
65 abgeschaltet, so fällt auch die zugehörige Hilfsfördereinrichtung aus. Es ändert
sich infolgedessen, da sich die Gesamtfördermenge ändert, die Druckdifferenz zwischen
den Räumen 69 und 72, wodurch der an diese beiden Räume angeschlossene Wächter in
Tätigkeit tritt und über das Stellwerk und den Widerstandsregler 17 die Drehzahl
des Antriebsmotors. 62
so weit vergrößert, bis die übrigbleibenden Förderschnecken
für den Kohlenstaub in der Lage sind, den Brennstoffbedarf der Kesselanlage zu decken.
-
Im übrigen zeigt auch dieser Regler ein zusätzliches, von Hand zu
betätigendes Verstellglied, durch das nur der Wächter, aber nicht der Taktgeber
beeinflußt wird, nämlich die Drosselschraube 74, mit deren Hilfe der Durchgangsquerschnitt
7o nach Bedarf geändert werden kann.