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Regler, insbesondere zur mechanischen Regelung von Dampfkesselfeuerungen
Während bei einer direkten Regelung, wie sie z. B. bei der Regelung eines Ventils
durch einen Fliehkraftregler vorliegt, jeder durch den Impuls ausgelösten Reglerbewegung
eine eindeutig bestimmte Bewegung des zu regelnden Gliedes entspricht, besteht bei
der indirekten Regelung kein unmittelbarer Zusammenhang zwischen auslösender und
ausgelöster Bewegung. Vielmehr würde ein einmal ausgelöster Vers.tellvorgang an
sich dauernd weiter verlaufen, ohne zur Ruhe zu kommen. Aus dieser Erkenntnis heraus
hat man bei indirekten Regelungen Einrichtungen geschaffen, um den Regelvorgang
nach erreichter Wirkung zu beenden. Diese Vorrichtungen sind die bekannten Rückführungen
und Nachführungen.
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Bei einer Rückführung,. sei sie starr oder elastisch, wird die durch
einen Taktgeber ausgelösteVerstellbewegung durch ein zweites Glied wieder rückgängig
gemacht. Bei den bekannten Regelanordnungen, bei denen durch den Taktgeber der Steuerstift
einer Hilfssteuerung verstellt wird, ist mit dem Steuerstift ein Rückführer gekuppelt,
der nach dem Aüf'hören der Taktgeberbewegung den Steuerstift entgegen seiner früheren
Bewegungsrichtung zurückführt, bis er die Decklage wieder erreicht hat. Das Wesentliche
bei derartigen Einrichtungen liegt darin, daß es für die Beendigung des Regelvorganges
nur eine einzige ganz bestimmte Lage des Steuerstiftes, nämlich Mittellage als Decklage,
gibt.
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Man hat nun erkannt, daß Regelanordnungen, bei denen die Decklage
des Steuerstiftes mit seiner Mittellage zusammenfällt, nicht in allen Fällen zweckmäßig
sind. Man hat deshalb jedem Zustandswert innerhalb des Regelbereiches eine ganz
bestimmte Stellung des Steuerstiftes zugeordnet. Dann kann man den Steuerstift nicht
nach jedem Regelvorgang in die Mittellage zurückführen, sondern muß den Regelvorgang
auf andere Weise beenden. Hierzu dienern. die bekannten Nachführungen. Bei diesen
wird nicht der Steuerstift beeinflußt, sondern ein weiteres steuerndes Glied,, das
mit dem Steuerstift zusammenarbeitet. Dieses Glied isf im allgemeinen die Hülse,
innerhalb deren der Steuerstift gleitet. Dabei hat man die Anordnung bisher so getrdffen,
daß mit dem durch die Hilfssteuerung ;betätigten Stellwerk ein Hebelwerk gekuppelt
ist, das an der Hülse angreift und diese während des Verstellvorganges dem Steuerstift
nachführt.
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Diese Anordnung ist jedoch nicht geeignet, ihren Zweck mit hinreichender
Sicherheit zu erfüllen, und zwar aus folgendem Grunde: Ein Regelvorgang muß so weit
durchgeführt werden, bis der Zustandswert, der durch die Regelung erzielt werden
soll, auch tatsächlich erreicht ist. Betrachtet man die bei einer Regelung auftretenden
Verhältnisse genauer, so ergibt sich, daß die Verstellung eines Regelkörpers um
einen bestimmten Betrag durchaus nicht die Sicherheit dafür bietet, daß der gewünschte
neue Zustand des eingeregelten Mittels tatsächlich mit der
neuen
Stellung des Regelgliedes erreicht ist. Wird z. B. in einer Luftleitung ein Schieber
um einen bestimmten Betrag verstellt, so ist damit keineswegs gesagt, daß sich nun
auch die Luftmenge um einen der veränderten Durchgangsöffnung entsprechenden Betrag
geändert hat. Änderungen in den Rohrreibungsverhältnissen, Temperaturschwankungen
o. dgl., kurz Einflüsse, die durch das Verstellglied nicht beherrscht werden, können
von so großer Bedeutung sein, daß trotz der theoretisch richtigen Stellung des Verstellgliedes
doch ganz andere Zustandsänderungen des zu regelnden Mittels eintreten, als man
an sich annehmen müßte. Hierdurch wird aber der Wert mechanischer Regelanordnungen
wieder aufgehoben oder zumindest stark beeinträchtigt.
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Die sich bei den bisher üblichen Nachführungen ergebenden Ungenauigkeiten
und deren schädlichen Einflüsse auf den Betrieb der zu regelnden Anlage werden gemäß
der Erfindung bei einer aus Taktgeber, Hilfssteuerung mit Nachführung und Stellwerk
bestehenden Regelanordnung, bei der durch den Taktgeber ein in 'einer mit Steuerschlitzen
versehenen Hülse gleitender Steuerstift aus seiner Decklage verstellt wird und mit
der Hülse ein Nachführer verbunden ist, dadurch behoben, daß der Nachführer, nach
Art eines Taktgebers ausgebildet, den Nachführimpuls von der eingeregelten Zustandsgröße
erhält und daher die. Hülse in die Decklage gegenüber dem Steuerstift bringt, wenn
der eingeregelte Zustandswert seinen Sollwert erreicht hat. Bei dieser Anordnung
ist es möglich, die durch das Stellwerk nicht zu beherrschenden Einflüsse auszuschalten.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das insofern eine besonders zweckmäßige Form ergibt, als Taktgeber und Nachführer
achsgleich zueinander und zum Steuerstift zu beiden Seiten der Hilfssteuerung angeordnet
sind.
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Die dargestellte Anordnung soll dazu dienen, die Menge der Verbrennungsluft
einer Kesselfeuerung dem Dampfbedarf anzupassen. Die verbrauchte Dampfmenge wird
in der Leitung i mit Hilfe einer Stauscheibe 2 gemessen, die durch Leitungen 3 und
4 mit einem Taktgeber 5 in Verbindung steht. Der sich aus der strömenden Dampfmenge
ergebende Differenzdruck wirkt auf eine Membran 6 ein, mit der über eine Stange
7 der Steuerstift 8 einer Hilfssteuerung g verbunden ist. iio ist eine als Gegenkraft
wirkende Belastungsfeder. Durch den Steuerstift 8 wird Drucköl gesteuert, das bei
io eintritt und bei i i wieder austritt. Mit der Hilfssteuerung g. steht durch Leitungen
12, und 13 ein Stellwerk 14 in Verbindung, mit dem eine Luftklappe 15 in der Luftleitung
16 gekuppelt ist. Die Hülse 17 der Hilfssteuerung ist mit der Membran 18 des Nachführers
i g verbunden. Die Membran 18 teilt den Nachführer ig in zwei Abteilungen, die durch
Leitungen 2o und 21 beiderseits einer Stauscheibe 22 in der Leitung 16 an letztere
angeschlossen sind. Eine Feder 23 bildet entsprechend der Feder iio eine Gegenbelastung
der Membran 18.
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Die Wirkungsweise des Reglers ist folgende: Es sei angenommen, daß
sich die Menge des in der Leitung i strömenden Dampfes vergrößere. Dementsprechend
muß auch die in der Leitung 16 strömende Verbrennungsluftmenge größer werden. Eine
Vergrößerung der in der Leitung i strömenden Dampfmenge ruft eine Vergrößerung der
an der Stauscheibe 2 herrschenden Druckdifferenz hervor. Unter dieser Wirkung biegt
sich die Membran 6 nach rechts durch und verschiebt den Steuerstift 8 ebenfalls
nach rechts. Hierdurch wird dem bei io zuströmenden Drucköl ein Weg nach der Leitung
13, die unter den'Kolben 124 des Stellwerkes 14 führt, freigegeben. Der Kolben i24
wird angehoben und öffnet die Klappe 15, so daß durch die Leitung 16 nunmehr eine
größere Luftmenge strömen kann, wie es verlangt war. Eine Vergrößerung der in der
Leitung 16, strömenden Luftmenge ruft nun ebenfalls einen vergrößerten Druckabfall
an der Stauscheibe 22 hervor. Unter der Wirkung dieser Druckänderung wird die Membran
18 ebenfalls nach rechts durchgebogen und hierdurch die Hülse 17 dem Steuerstift
8 nachgeführt. Die Nachführbewegung dauert so lange an, bis sich Steuerschlitze
und Steuerkolben wieder decken. Dann kommt der Regelvorgang theoretisch zur Ruhe.
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Bei der eben beschriebenen Anordnung ist die absolute Stellung der
Klappe 15 bedeutungslos, denn es wird nicht diese Stellung als- Grundlage für die
Beendigung des Regelvorganges gewählt, sondern die tatsächlich durch den Regelvorgang
erzielte Zustandsgröße, auf die der Regelvorgang allein hinarbeiten soll.
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Bei der dargestellten Anordnung wirken gewissermaßen zwei Impulse
auf die Hilfssteuerung ein, nämlich der an der Stauscheibe 2 und der an der Stauscheibe
22 abgenommene Impuls. Da es sich bei den impulsabgebenden Mitteln im allgemeinen
um zwei verschiedene Mittei handeln wird, so werden auch die impulsauslösenden Veränderungen
im allgemeinen verschieden stark sein. Es muß nun Vorsorge getroffen werden, daß
die beiden Impulskräfte so aufeinander abgestimmt sind, daß die beste Übereinstimmung
zwischen der Wirkung der beiden als Taktgeber wirkenden Teile 5 und i9 erzielt
wird.
Zu diesem Zwecke wird die Anordnung gemäß der Erfindung derart getroffen, daß bei
unveränderlicher Federspannung in der einen Grenzlage von Taktgeber und Nachführer
das Maximum dieser Federspannung in der anderen Grenzlage einstellbar ist. Man hat
es dann in der Hand, eine gewollte Übereinstimmung zwischen Taktgeberimpuls und
Nachführimpuls herbeizuführen. Man könnte z. B. die Belastungsfedern iio und 23
als Schraubenfedern ausbilden und zur Einstellung Federwindungen ab- oder zuschalten.
Einfacher wird jedoch der Aufbau, wenn als Belastungsfedern Blattfedern mit verstellbaren
Einspannpunkten dienen, wie es in der Abbildung dargestellt ist. Die Federn werden
durch Anpreßstücke 24 und 25 gehalten, die in Längsschlitzen 26 und 27 verstellt
werden können, wodurch also der Einspannpunkt einstellbar ist.
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Der Verwendungsbereich des Reglers ist nicht auf mechanisch geregelte
Kesselfeuerungen beschränkt, sondern umfaßt alle Regelanordnungen, bei denen in
Abhängigkeit von den Änderungen einer Zustandsgröße eine zweite Zustandsgröße auf
einen bestimmten Wert eingeregelt werden soll.