DE525913C - Indirekt wirkender Regler - Google Patents

Description

Bei gewissen Regelvorgängen, insbesondere bei der Regelung von Drücken, aber auch bei der Regelung von Drehzahlen usw. ist eine Rückführung des durch den Regelimpuls in Wirkung gesetzten Regelgliedes in seine Anfangslage unbedingt erforderlich, z. B. wenn infolge der zu beschleunigenden Massen o. dgl. eine verhältnismäßig lange Zeit vergeht, bis durch den Regelvorgang eine neue Einstellung vorgenommen worden ist, die ihrerseits zur Rückführung des Regelgliedes in die Ausgangsstellung dienen könnte.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine derartige Rückführung für einen Regler, welche den Vorteil hat, daß sie den Steuerimpuls augenblicklich dämpft, trotzdem aber den Regelvorgang vollkommen durchführen läßt; vorzugsweise eignet sich die Einrichtung gemäß der Erfindung zur Druckregelung, sie

ao ist aber auch z. B. zur Regelung der Drehzahl verwendbar, um unabhängig von der Leistung der zu regelnden Maschine den Regelvorgang stets auf der gleichen Drehzahlhöhe ausklingen zu lassen.

«5 Die Erfindung unterscheidet sich von den bisher bekannten indirekten hydraulischen Reglern mit isodromer Rückführung im wesentlichen dadurch, daß das Rückführorgan, welches beispielsweise als Kolben oder Membran ausgebildet sein kann, direkt in eine der zum Servomotor führenden Leitungen eingeschaltet ist. Um zu ermöglichen, daß das Rückführorgan verhältnismäßig klein ausgeführt werden kann, werden hierbei zweckmäßig Vorrichtungen vorgesehen, welche ein Abschalten bzw. Einschalten des Rückführorgans in den den Servomotor betätigenden Kraftfluß bewirken, sobald die auf das Rückführorgan wirkenden Kräfte eine bestimmte Größe erreichen. Bei der Ausbildung des Rückführorgans als Kolbenzylinder kann dies beispielsweise dadurch geschehen, daß in dem Rückführkolben Rückschlagventile vorgesehen sind, welche sich bei bestimmter Spannung der den Rückführkolben belastenden Kräfte oder in bestimmter relativer Stellung des Rückführkolbens zum Rückführungszylinder selbsttätig öffnen und schließen und in geöffnetem Zustand der Druckflüssigkeit freien Durchfluß zu bzw. von dem Servomotor gestatten.

Die beiden Seiten des Rückführkolbens bzw. der Membran werden zweckmäßig durch eine Umfangsleitung miteinander verbunden, in welcher eine einstellbare Drossel, beispielsweise ein Nadelventil, vorgesehen ist, die ein Einstellen der Ausgleichs- und Rückführgeschwindigkeit des Rückführkolbens gestattet.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen der Erfindung schematisch, und zwar ist

Abb. ι eine Druckregelvorrichtung und

Abb. 2 eine Drehzahlreglung.

In Abb. ι ist D ein beliebiges, von einer Druckflüssigkeit durchflossenes Rohr, deren Druck geregelt werden soll. Zur Erzielung eines Steuerimpulses wird der Druck im Rohr D durch eine Leitung ι in ein Meßgehäuse 2 übergeleitet. Die Membran des Meßgehäuses 2 wirkt über einen Lenker 14 auf ein Strahlrohr 4.

Das Strahlrohr 4 ist in an sich bekannter ίο Weise um den Zapfen 4° schwenkbar und ist dauernd von einem unter Druck stehenden Fluidum, z. B. Druckgas, Druckluft, Drucköl o. dgl., durchflossen. Der Mündung des Strahlrohres 4 gegenüber münden die offenen Enden zweier Rohre 5 und 17, von denen letzteres unmittelbar, ersteres dagegen unter Zwischenschaltung der noch zu beschreibenden Rückführvorrichtung über das Rohr 18 nach den beiden Seiten eines Zylinders 19 führt. Der Kolben 20 dieses Zylinders stellt die Drosselklappe 21 ein; es wird also je nach der Stellung des Strahlrohrs 4 entweder der Druck auf der oberen oder unteren Seite des Kolbens vergrößert und dadurch entsprechend der größeren oder geringeren Tourenzahl, nach der sich ja die Einstellung des Strahlrohres regelt, der Druck in der Leitung D mehr oder weniger gedrosselt. Soweit ist die Einrichtung bekannt und bildet sie nicht Gegenstand der Erfindung.

Das Druckrohr 5 führt nun in einen Zylin-■■■ der 6 und mündet auf der einen Seite eines Kolbens y, der durch zwei Federn 7 und 8, die auf seine beiden Seiten wirken, in der Mittellage gehalten wird. Auf der anderen Seite des Kolbens 9 zweigt dann das Rohr 18 ab, welches nach dem Zylinder 19 hinführt. Die beiden Seiten des Zylinders sind noch durch eine Umführungsleitung miteinander verbunden, in welche ein feines Ventil, vorzugsweise ein Nadelventil 10, eingesetzt ist. Schließlich besitzt der Kolben noch zwei kleine Ventile, vorzugsweise Kugelventile 22 und 23, welche nach Art von Rückschlagventilen auf der einen bzw. der anderen Seite des Kolbens wirken. An den Kugeln fassen Führungsstangen 24, 25 an, um welche die Schließfedern herumgelegt sind, und deren Enden über den Rand des Kolbens herüberragen, so daß, wenn sich der Kolben nach der einen oder anderen Seite bewegt, bevor er in seine Endlage kommt, die betreffende Ventilstange mit der Stirnwand des Zylinders in Eingriff kommt und bei der Weiterbewegung das Ventil gegen den Druck auf der anderen Seite geöffnet wird, um einen Druckausgleich herbeizuführen. Der Kolben ist durch die Kolbenstange 26 gelenkig mit dem einen Ende eines Doppelhebels 11 verbunden, der um den festen Zapfen zy schwingt und mit seinem zweiten freien Ende unter Zwischenschaltung eines Lenkers o. dgl. 28 mit der Feder 3 in Verbindung steht, die ihrerseits an dem Strahlrohr 4 anfaßt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist demnach folgende: Angenommen, der Druck im Rohr D vergrößere sich, dann steigt auch der Druck in der Meßdose 2, und das Strahlrohr 4 wird infolgedessen durch den Lenker 14 nach links bewegt. Infolgedessen wird der Druck in der Leitung 5 gegenüber dem Druck in der Leitung 17 erhöht, und das aus dem Strahlrohr 4 ausströmende Druckmittel fließt durch das Rohr 5 auf die in der Zeichnung rechte Seite des Kolbens 9 in den Zylinder 6 ein, so daß der Kolben 9 nach links gedrückt-wird. Es findet hierbei durch das Ventil 10 bereits ein gewisses Überströmen des Druckmittels nach der linken Seite des Kolbens 9 statt, das sich in einer Erhöhung des Druckes auf dieser Seite, demgemäß auch in einer Erhöhung des Druckes auf der linken Seite des Kolbens 20 äußert, so daß dieser das Ventil 21 zu schließen beginnt, um den Druck wieder auf das gewünschte Maß zu bringen. Die durch das Nadelventil 10 strömende Gasmenge ist jedoch verhältnismäßig sehr gering. Durch die Bewegung des Kolbens 9 nach links, die ebenfalls auf eine Druckerhöhung in der Leitung 18 hinwirkt, wird nun aber das'Gestänge-j ι bewegt und dadurch die Feder 3 zusammengedrückt. Diese Feder 3 übt eine Gegenkraft auf das Strahlrohr aus und ist bemüht, dieses nach der Mittellage hin zu drücken. Hat inzwischen durch die durch den Kolben 9 erfolgte Ölverdrängung in dem Zylinder 19 eine ausreichende Einstellung des Ventils 21 stattgefunden, um den Druck im Rohr D entsprechend zu erniedrigen, so too bleibt das Strahlrohr 4 in seiner Mittellage, und der Kolben 9 geht unter der Wirkung, der Feder 7 infolge des durch das Ventil 10 stattfindenden Ausgleichs allmählich in seine Mittellage zurück. Auf alle Fälle bewirkt die Vorrichtung, daß eine allmähliche Wirkung des Steuerimpulses eintritt, eine Überregulierung und damit ein Pendeln des Regelventils 21 vermieden wird. Wird der Druck, der durch die Leitung 5 zugeführt wird, zu no groß, so daß sich der Kolben 9 seiner Endlage nähert, dann wird das betreffende Kugelventil 23 aufgestoßen und ein Druckausgleich zwischen den beiden Seiten vorgenommen. Es kann dann eine schärfere Einstellung des Ventils 21 vorgenommen werden, bis der Kolben 9 wieder so weit unter der Wirkung der Feder 7 zurückgegangen ist, daß sich das Ventil 23 geschlossen hat, worauf dann die Vorrichtung in der oben angegebenen Weise als Dämpfer zur Zurückführung des Strahlrohrs in seine Anfangslage dient.

Claims (4)

525 91β Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 handelt es sich um eine Drehzahlregelung. In dieser Zeichnung sind alle Teile, soweit sie mit den entsprechenden Teilen von Abb. 1 übereinstimmen, mit den gleichen Zahlen versehen. Abweichend von Abb. 1 stellt hier A eine beliebige zu regelnde Kraftmaschine, z. B. eine Dampfturbine, dar. Zwecks Erzielung eines Steuerimpulses ist mit der Turbine eine Pumpe 101 gekuppelt, welche mit der gleichen Tourenzahl umläuft und einen Druck erzeugt, der in ein Meßgehäuse 102 übergeleitet wird. Die Membran des Meßgehäuses wirkt über einen Hebel 114 und geeignete, in der Zeichnung durch eine Linie 115 dargestellte Zwischenglieder auf das Strahlrohr 4 ein. Dem Druck in dem Meßgehäuse wirkt ein Gegengewicht 116 an dem Hebel 114 entgegen. Im übrigen deckt sich die Einrichtung mit der in Abb. 1 dargestellten, nur dient hier der Kolben 20 zur Regelung eines Drosselventils 121, welches die Dampfzuleitung zu der Turbine A regelt. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist demnach die gleiche, wie vorher in Verbindung mit der ersten Ausf ührungsfonn beschrieben, nur daß hier z. B. bei einer Verringerung der Drehzahl der Turbine A der Druck in der Pumpe 101 sinkt, die Membran in der Meßdose 102 ansteigt und infolgedessen das Strahlrohr durch den Hebel 114 nach links bewegt wird. Der dadurch erzielte Steuerdruck wird dann wieder durch die beschriebene Dämpfungsvorrichtung auf den Kolben 20 übertragen, der die Einstellung des Drosselventils 121 regelt. Die Erfindung ist natürlich nicht nur für Vorrichtungen der in den beiden Ausführungsbeispielen angegebenen Art verwendbar, sondern bezieht sich allgemein auf Regelungen, die eine Rückführung erforderlich machen. Ein Vorteil der Einrichtung ist es auch, daß die steuernde Vorrichtung unabhängig von dem gesteuerten Organ, also in vorliegendem Falle unabhängig von dem Ventil 21 ist, so daß die Steuervorrichtung selbst an jeder beliebigen Stelle untergebracht werden kann. Die Steuervorrichtung selbst kann natürlieh beliebig gebaut sein; man kann z. B. auch nur eine durch das Strahlrohr mehr oder weniger unter Druck gesetzte Leitung annehmen, also z. B. nur die Leitung 5 und die Leitung 17 ganz fortlassen, wobei dann zur Bewegung des Kolbens 20 in der anderen Richtung eine Feder vorgesehen sein müßte. Auch kann man statt der Strahlrohrregelung eine Regelvorrichtung beliebiger anderer Art, z. B. eine Membran, einen Druckkolben, ein mehr oder weniger geöffnetes Ventil o. dgl., vorsehen, durch welches ein die Steuerbewegung bewirkendes Druckmittel mehr oder weniger freigegeben wird, wobei dann die Feder 3 bzw. der Kolben 9 zur Rückführung des Kolbens oder der Membran oder zum Schließen des Ventils o. dgl. dienen müßte. Bei einem in umgekehrter Richtung als oben beschrieben auftretenden Impuls wird umgekehrt das Strahlrohr 4 nach rechts bewegt; die Druckerhöhung wirkt dann unmittelbar auf die Rückseite des Kolbens 20, während die Dämpfung jetzt durch das von der Vorderseite des Kolbens 20 durch den Zylinder 6 hindurchgedrückte Druckmittel stattfindet, das dann gleichzeitig in umgekehrter Richtung auf eine Rückführung des Strahlrohres 4 in die Anfangsstellung einwirkt. Die Einrichtung ist auch in Verbindung mit elektrischen Regelvorrichtungen verwendbar. An Stelle des durch die Leitung s bzw. 18 strömenden, im Druck verstärkten oder veringerten Fluidums tritt dann der durch den Steuerimpuls verstärkte oder geschwächte elektrische Strom, der mittels eines Solenoids ο. dgl. den Kolben 9 nach der einen oder anderen Richtung bewegt und durch seine Bewegung die Rückführung des steuernden Elementes in analoger Weise veranlaßt. Soll die Steuervorrichtung nur nach einer Seite wirken, so ist es natürlich mög-Hch, den Kolben 9 so auszubilden, daß er nur nach einer Seite hin wirksam wird und nur eine der beiden Federn 7 oder 8 erhält, die ihn dann in seine die Ruhelage bedeutende Endlage drückt. An Stelle des Kolbens 9 und des Zylinders 6 kann natürlich auch eine durch den beiderseitigen Druck hin und her bewegte Membran oder ein mehr oder weniger zu öffnendes Ventil o. dgl. treten. Die Federn 7 und 8 können auch durch equivalente Mittel, z. B. Gewichte, die über wechselnde Hebelarme wirken, o. dgl., ersetzt werden. ΡλΤΕΝΤΑNSPKÜCHK:

1. Indirekt wirkender Regler mit einseitig oder beiderseits beaufschlagtem Servomotorkolben und isodromer Rückführung, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführorgan (Kolben oder Membran) direkt in die Druckmittelleitung bzw. -leitungen des Servomotors eingeschaltet ist.

2. Regler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (22, 2$), welche, sobald die auf das Rückführorgan wirkenden Kräfte eine bestimmte Größe erreichen, ein Abschalten bzw. Einschalten des Rückführorgans in den den Servomotor betätigenden Kraftfluß bewirken.

3. Regler nach Anspruch 2, gekenn-

zeichnet durch im Zylinder (6) des Rückführorgans (9) vorgesehene, vorzugsweise als im Kolben (9) angeordnete Rückschlagventile (22, 23) ausgebildete Ventile, welche sich bei bestimmter Spannung der den Rückführkolben (9) beidseitig belastenden Kräfte (Federn 7, 8) oder in bestimmter relativer Stellung des Rückführkolbens (9) zum Rückführungszylinder (6) selbsttätig öffnen und schließen und in geöffnetem Zustand der Druckflüssigkeit freien Durchfluß zu bzw. von dem Servomotor gestatten.

4. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten des Rückführkolbens (9) bzw. der Membran durch eine Umführungsleitung miteinander verbunden sind, in "welcher eine einstellbare Drossel (Nadelventil 10) vorgesehen ist, die ein Einstellen der Ausgleichs- und Rückführgeschwindigkeit des Rückführorgans gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen