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Vorrichtung zur selbsttätigen Sicherheitssteuerung einer Betriebsanlage,
deren Einheiten durch mechanisch betriebene Servomotoren angetrieben werden Den
Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur selbsttätigen Sicherheitssteuerung
einer Betriebs- oder Maschinenanlage, deren Einheiten durch mechanisch betriebeneServomotorenangetrieben
werden, insbesondere einer Wassergasanlage mit elektrischen, den mechanischen Antrieb
der Servomotoren ausschaltenden Überwachungsstromkreisen.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Servomotoren gleichzeitig
durch einen der elektrischen Überwachungsstromkreise betrieben werden. Diese Vorrichtungen
weisen den Nachteil auf, daß bei einer Unterbrechung des Stromes in dem Stromkreis
die Anlage wohl stillgelegt, nicht aber sofort in einen Sicherheitszustand übergeführt
wird. Dieses geschieht vielmehr erst nach dem Wiederauftreten des Stromes. Während
der stromlosen Zeitspanne befinden sich also die von den bekannten Vorrichtungen
gesteuerten Anlagen in einem gefährlichen Zustande, der leicht zu Unglücksfällen
führen kann.
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Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das Versetzen
der Betriebsanlage in eine Sicherheitsstellung unmittelbar im Anschluß an die Ausschaltung
des mechanischen Antriebes der Servomotoren erfolgt.
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Zweckmäßigerweise wird bei jeder Bewegung der Haupteinheiten der Anlage
durch die antreibende Vorrichtung ein Zeitschalter in Tätigkeit gesetzt, der den
Strom genau so lange durch einen Stromkreis schickt, bis bei normalem Arbeitsgang
der Anlage der Endschalter, der der in Bewegung gesetzten Einheit der Anlage entspricht,
umgeschaltet ist.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar.
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Fig. i ist eine schematische Darstellung der Steuerventile einer hydraulischen
Servomotoranlage und deren mechanischen Einrichtung.
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Fig.2 bis 7 zeigen Hubscheiben für den Betrieb der Steuerventile aus
Fig. i in bestimmten Phasen.
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Fig.8 zeigt eine mit Knaggen besetzte Scheibe als Steuerorgan.
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Fig. g zeigt eine Einzelheit im Schnitt und in Ansicht, und zwar eine
Vorrichtung, die bewirkt, daß die getriebene Welle jedesmal nur eine Umdrehung vollführt.
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Fig. io zeigt eine Einzelheit der Aufhaltev orrichtung aus Fig. g.
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Fig. i i und 12 zeigen weitere Einzelheiten dieser Einrichtung in
senkrechten Schnitten. Fig. 13 zeigt ein Leitungsschema mit den Zeitschaltern.
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Der Servomotor ist mit sechs Steuerventilen i bis 6 versehen, die
durch Rohleitungen mit den Hauptventilen einer Wa.3sergasanlage verbunden sind.
Als Hauptventile können beispielsweise das Dampfventil, das Wechselventil, das Ventil
für die Erstluft, das zum Schornstein führende Ventil für die
Abgase,
das Ventil für die Zweitluft und ein weiteres Luftventil in Frage kommen.
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Ein Elektromotor 7 (Fig. i) treibt mittels der Welle 8 und eines Rädergetriebes
io die Welle ii eines Schaltgetriebes i2 an, durch das das Übersetzungsverhältnis
zwischen der angetriebenen Welle ii und der Antriebsweile 13 verändert werden kann.
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Die Welle 13 trägt eine mit einer Anzahl verstellbarer Knaggen 15
versehene Steuerscheibe 14. Diese Knaggen 15 bewirken in bestimmten Zeitabschnitten
die Ausrückung einer in einem Gehäuse 16 angeordneten Kupplung, durch die eine von
der Welle 9 unmittelbar angetriebene Welle 17 mit einer Welle 18 verbunden werden
kann, die ihrerseits mittels Schneckentriebes 2i eine Welle 2o antreibt. Die Nabe
2a des Schneckenrades ist mittels eines Federkeils 23 mit der Welle 2o fest verbunden,
so daß diese mit ihren Scheiben 24 bis 29 in der Achsenrichtung verschoben werden
kann.
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Die Übersetzung des Schneckentriebes 21, 22 ist so gewählt,
daß bei n Scheiben _4 bis 29 auf der Welle 2o für die Bedienung von iz Ventilen
die Welle 2o
Umdrehungen bei jeder Umdrehung der Welle 18 ausführt.
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Die Kurven der Scheiben 24 bis s9 (Fig.2 bis 7) sind derart gegeneinander
versetzt, daß durch sie vermittels der Steuerventile das Öffnen und Schließen der
Hauptventile in bestimmter Reihenfolge vor sich geht. Jede Hubkurve der Scheiben
24 bis 29 wirkt unter Vermittlung je eines Stiftes und je zweier Lenker 30, 31,
3IA, 31B, 31c, 31D;
44 45, 46, 46A, 46B, 46c auf je eine Ventilstange
32, 33, 33A, 33B, 330, 33D der Ventile i bis 6 ein.
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Es kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe der Antrieb
der Steuerventile abgeschaltet wird.
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Beim Betriebe der Anlage werden die Ventilstangen 32, 33, 33A, 33B,
33c, 33D (Fig. I) durch die Drehung der Welle zo betätigt, und zwar im vorliegenden
Falle bei einer 1g12 Umdrehung. Die Zwischenzeit zwischen einer 1j12 Umdrehung und
der nächsten 1,112 Umdrehung wird durch verschiedene Stellungen der Knaggen 15 (Fig.
8) am Umfang der Scheibe 14 bestimmt.
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Da gewisse Hauptventile der Anlage zu ihrer Wirkung eine längere Zeit
beanspruchen als andere, so ist die Zeitregelungsscheibe 14 zwischen den Knaggen
15 mit leeren Zwischenräumen X, Y (Fig. e) versehen.
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Andererseits ist es wünschenswert, die Ventile unmittelbar nacheinander
wirken zu lassen, um die Zeit zwischen einer 1112 Umdrehung der Welle 2o und der
nächsten 112 Drehung zu verringern. Zu diesem Zweck können besondere Knaggen vorgesehen
sein, die eine breitere Steuerfläche haben als die in Fig. 8 dargestellten, so daß
beispielsweise eine Umdrehung erfolgt.
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Wenn die Zeitbestimmungsscheibe 14 umläuft, so wirken die Knaggen
15 (Fig. 8) abwechselnd auf einen Anschlag 59 an einer Einrückvorrichtung 6o, die
eine Einrückung der in dem Gehäuse 16 (Fig. i) vorgesehenen Kupplung für eine einzige
Umdrehung der Welle 18 herbeiführt Die Einrückvorrichtung 6o ist auf einer Welle
61 befestigt, auf der ein Arm 62 lose und Arm 63 fest angeord!let ist. Dieser Arm
63 trägt einen Stift 64, der bei der Drehung der Welle 61 unter den Arm 62 greift
und dessen Sperrzahn 65 (Fig. io) aus einer in der Hülse 67 angeordneten Rast 66
aushebt.
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Durch das Anheben des Armes 63 wird ferner ein Stift 73 (Fig.
ii und 12) aus der von dem Ring 68 begrenzten Nut 72 der Kupplungshülse 67
ausgehoben, so daß eine zwischen dem Gehäuse 16 (Fig. 9) und dem Ring 68 angeordnete
Feder 69 die Kuppelzähne 70 (Fig. 9 und i i) in Eingriff bringt. Der Anschlag 59
(Fig. 8) wird durch einen Knaggen 15 kurz abwärts gedrückt und dann wieder freigegeben,
so daß der Arm 63 unter der Wirkung einer Feder 71 (Fig. 12) in seine Ausgangsstellung
zurückgehen kann, wobei gleichzeitig auch der Arm 62 durch die Wirkung seiner Feder
74 zurückgezogen wird und sein Sperrzahn 65 nach Vollendung einer Umdrehung der
Hülse 67 wieder in die Rast 66 eingreift. Die Welle 17 (Fig. 1) setzt die Drehung
der Welle 18 so lange fort, bis durch die Nase 72 des Ringes 68 (Fig. 9 und 12)
die Kupplungshülse 67 entgegen dem Druck der Feder 69 zurückgezogen wird.
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Unter Umständen ist es erwünscht, eine Sicherheit dafür zu schaffen,
daß die Welle 18 (Fig. i) nur eine einzige Umdrehung ausführt. Eine solche Einrichtung
kann in einer durch eine Feder beeinflußten, auf der Welle angebrachten Kammscheibe
bestehen, durch die während der ersten halben Umdrehung der Welle die Feder entgegen
der Drehbewegung der Welle gespannt wird, während sie für die Dauer der zweiten
halben Umdrehung bestrebt ist, die Welle so lange zu drehen, bis der Zahn 65 (Fig.
i o) in die Rast 66 auf der Hülse 67 greift.
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Die ständig umlaufende Knaggenscheibe 14 dreht, wie gezeigt, die Welle
2o (Fig. i) schrittweise, wodurch die Steuerventile betätigt werden, die die Steuerung
der Hauptventile der Wassergasanlage durch hydraulische Übertragungsmittel bewirken.
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Beim Ausbleiben der Wirkung eines Ventils wird ein elektrischer Strom
durch ein
Solenoid 95 (Fig. i und 13) unterbrochen, und ein Gewicht
96 fällt herab, wodurch ein Umkehrventil 97 betätigt ,wird, so daß dann Drucköl
in das linke Ende des Zylinders 34 (Fig. i) gelangt und der Kolben ioo dieses Zylinders
nach rechts getrieben wird. Dadurch wird die Welle 2o verschoben, bis sie von einem
Fanghaken 36 festgehalten wird. Auf diese Weise wird selbsttätig der Zusammenhang
der Siteuerventile mit dem mechanischen Antrieb aufgehoben. Mit dem Kolben ioo verschiebt
sich auch ein Querliaupt io1, das frei auf der Kolbenstange eines Ventils 102 gleitet,
das dagegen den Kolben eines Ventils 103 mitnimmt, wodurch die mit der Leitung 98
verbundene Abzweigleitung io4 mit einer Bohrung in dem Kolben und hierauf durch
die Verbindungsleitung io5 mit einer gleicnen Bohrung in dem Kolben des Ventils
io2. in Verbindung gebracht wird. Dadurch gelangt Drucköl in die Leitung io6, die
drei Reserveventile speist, nämlich den Reservezylinder 107 für das
Ab-
gasventil, den Reservezylinder i o8 für das Erstluftventil und den Reservezylinder
iog für das Dampfventil. Die Leitungen 1o4, 98 stehen im gewöhnlichen Arbeitszustande
nicht unter Druck. Wenn dagegen das Gewicht 96 herabgesunken ist und dadurch das
Hauptreserveventi197 geöffnet ist, so werden diese Leitungen io4, 98 unter Druck
gesetzt. Da sich gleichzeitig die Kolben in den Ventilen 34 und 103 nach rechts
bewegen, wird die Verbindung hergestellt, durch die Öl unter hohem Druck von der
Leitung io4 zur Leitung io6 fließt und so die Reservezylinder in Tätigkeit setzt.
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Die Reservezylinder io8, iog bringen das Steuerventil 3 für die Erstluft
und das Hilfsventil 89 für den Dampf mit Hilfe der Lenker 146, 1:f7 nieder, und
der Reservezylinder 107
öffnet das Steuerventil 4 für die Abgase mit Hilfe
des Lenkers 148. Das Hauptventil für die Abgase wird, wenn es geschlossen ist, geöffnet,
und ist es offen, so werden die ersten Hauptventile für die Erstluft und den Dampf
geschlossen, so daß die Anlage sofort in eine Sicherheitsstellung gelangt. Die hydraulische
Hauptleitung ist mit 43, die Entleerungsleitung mit 144 bezeichnet.
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Ist es dann erwünscht, einige von den Ventilen in der vorbeschriebenen
Weise von Hand zu bedienen, so wird ein am Querhaupt ioi angreifender Handhebel
35 umgelegt, so daß er das Kolbenventil io2 nach rechts bringt, wodurch die
Leitungen io6 und 104 drucklos werden, ebenso wie die Reserveventile 107, io8 und
io9. Es kann noch ein Handhebel i i i vorgesehen sein, der das Reserveventil 97
zurückstellt, wodurch auch die Ventile 34, 102 und 103 selbsttätig zurückgestellt
werden. Es können Vorkehrungen getroffen sein, durch die die selbsttätige Wirkung
der Steuerventile des Servomotors außer Tätigkeit gesetzt und die Anlage gesichert
wird, sobald ein Hauptventil nicht ordnungsmäßig arbeitet, wenn also das Öffnen
und Schließen nicht richtig erfolgt oder der Übergang zwischen beiden nicht in der
hierfür vorgesehenen Zeit stattfindet. Bei dem in Fig. 13 dargestellten Beispiel
wird ein Dreiphasenstrom über einen Schalter i 12 zu dem Motor 7 (Fig. 13) geleitet.
Dieser Motor 7 ist mit einer elektrischen Bremsvorrichtung 114 versehen, die beim
Ausbleiben des Stromes sofort in Wirkung tritt. Die eine Stromzuführungsleitung
für den Motor 7 führt über einen von einem Solenoid beeinflußten Kontakt 115. Das
Solenoid für diesen Kontakt liegt in einer Leitung, die mit einem Schalter 116 versehen
ist, der durch ein Solenoid 117 betätigt wird. Zwei Leitungen 118, i i9 führen über
eine Schaltvorrichtung 120, die mit einer Stromquelle verbunden sind, wobei die
Leitung i i$ von dem Schalter 120 zu einem Schalter 121 führt, der zwecks Stillsetzung
des Motors 7 geöffnet werden muß. Die andere Leitung ii9 läuft von dem Schalter
i2o über eine Anzahl von Wechselschaltern, z. B. sechs, 122, 123, 124 usw., von
denen je einer auf jedem Steuerventil angebracht ist, und ferner über paarweise
vorgesehene Endschalter 125, von denen ebenfalls je ein Paar für jedes Ventil vorhanden
ist. Weiter läuft die Leitung i i9 über ein Relais 129 und ein zweites Relais 130,
ferner über das Solenoid 117 zu dem Schalter 121. Wird dieser Strom an irgendeinem
anderen Punkte als an dem Schalter 121 unterbrochen, so wird ein von der Zweigleitung
132, 133 gespeistes Solenoid 131 stromlos, wodurch der Schalter 134 veranlaßt wird,
das Solenoid 95 zu erregen, das, wie oben beschrieben, das Ventil 97 (Fig. i) betätigt.
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Die ebenfalls auf den Hauptventilen der Anlage angebrachten Endschalter
125, 126, 127, T28 usw. sind so eingerichtet, daß diese Hauptventile ihren Hub innerhalb
einer bestimmten Zeit vollziehen, indem der betreffende Endschalter geschlossen
wird, wenn das Ventil stillsteht. Der durch diesen Endschalter fließende Strom läuft
durch die Wechselschalter 122, 123, 124 usw., so daß, wenn der eine Endschalter
126 geschlossen ist, der zugehörige Wechselschalter 122 sich in der in Fig. 13 dargestellten
Lage befindet, während, wenn der Schalter 126 offen und 125 geschlossen ist, der
Wechselschalter 122 in die andere Lage umgelegt ist. Wenn das Hauptventil betätigt
wird und anfängt, sich zu bewegen, so wird der Schalter 126 geöffnet, aber der Schalter
125 wird nicht eher geschlossen, als
bis das Ventil seinen Weg beendet
hat. Der Strom aber wird für eine bestimmte Zeit durch eine Leitung i i9 und einen
Zeitschalter 135 aufrechterhalten, der durch die Knaggen 15 (Fig.8) der Zeitregelungsscheibe
14 betätigt wird.
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Im wesentlichen zu dem Zeitpunkt, in welchem ein Knaggen 15 der Zeitbemessungsscheibe
14 die Bewegung beginnt, durch die eins der Steuerventile in Gang gesetzt wird,
wird auch der Schalter 135 durch die Hebelverbindung 136 (Fig. 8) geschlossen und
hält den Strom für eine gewisse Zeit, etwa 5 Sekunden, in Gang. Wenn nach Ablauf
dieser 5 Sekunden der entgegengesetzte Endschalter nicht in seiner richtigen Lage
liegt, durch die die ordnungsmäßige Beendigung des Ventilhubes angezeigt wird, so
wird der Hauptstrom unterbrochen und die Anlage stillgelegt, wobei auch das Solenoid
137, das in der Leitung 118, i i9 liegt, stromlos wird und einen Kontakt 138, der
sich hierdurch schließt, eine Glocke 139 ertönen läßt.
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Auch können die Endschalter 125, 126 -usw. Lampen zum Leuchten bringen,
die dem Bedienenden die Stellung der Ventile anzeigen und dasjenige Ventil angeben,
das nicht ordnungsmäßig wirkt und zu der Störung Veranlassung gegeben hat.
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Ist die Anlage durch ein Versagen eines Ventils zum Stillstand gekommen
und das Solenoid 117 stromlos geworden, so fällt ein Stift 140, der auf dem Umfang
einer Scheibe 141 ruht, in einen Schlitz 142 dieser Scheiben ein, sobald dieser
Schlitz sich ihm gegenüber befindet. Die Scheibe 141 ist verstellbar mit der Scheibe
14 (Fig. 8) verbunden. Sobald der Stift i4o sich in den Schlitz 142 begibt, bewirkt
der Kontakt 116 den Stillstand des Hauptbetriebsmotors in einer Stellung, in welcher
die Zeitbestimmungsscheibe 14 (Fig. 8) sich in der Nullstellung befindet, d. h.
in einer Stellung, die derjenigen entspricht, in der das Dampf- und die ersten Ventile
geschlossen sind, das Ventil für die Abgase dagegen offen ist.
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An Stelle der Knaggenscheibe kann auch eine Trommel oder eine andere
Vorrichtung, z. B. eine reit Sprossen besetzte Kette oder ein anderes umlaufendes
Glied, in Anwendung kommen.