DE567477C - Selbsttaetig arbeitende Regelvorrichtung mit einem Kraftverstaerker zur mechanischenUEbertragung der von einer Regelgroesse ausgehenden Verstellimpulse - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
4. JANUAR 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 567477 KLASSE 24 m GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Dezember 19.26 ab

Um schwache Regelimpulse in starke Verstellimpulse umzuwandeln, ist es bekannt, bei einer selbsttätig arbeitenden Regelvorrichtung einen Kraftverstärker zwischen das impulsabgebende Meßgerät und die Verstellvorrichtung zwischenzuschalten, der aus zwei Hauptgliedern besteht. Das eine dieser Glieder führt innerhalb gewisser Zeitabschnitte gleiche periodische Bewegungen aus. Diese Bewegungen werden auf das zweite Hauptglied übertragen, und zwar mit Hilfe eines Zwischengliedes, das mit dem impulsabgebenden Meßgerät gekuppelt ist. Je nach der Größe des Impulses ändert sich die Stellung des Zwischengliedes. Hierdurch wird das Wegverhältnis zwischen antreibendem Glied und angetriebenem Glied des Kraftverstärkers geändert, so daß die Bewegung des angetriebenen Gliedes eine Funktion des auslösenden Regelimpulses ist. Bei einer bekannten Regelvorrichtung zur selbsttätigen Verbrennungsregelung wird die Änderung des Bewegungsverhältnisses des angetriebenen Gliedes zur Veränderung der Kontaktgabe einer elektrischen Regelvorrichtung verwendet, in der Weise, daß bei vergrößertem Impuls die Dauer der Kontaktgabe verlängert, bei verkleinertem Impuls dagegen verringert wird. Die Dauer des Regelvorganges ist also abhängig von der Stellung des mit dem impulsabgebenden Meßgerät verbundenen Zwischengliedes. Da man nun bei jeder Regeleinrichtung dafür sorgen muß, daß der Regelvorgang in dem Augenblick beendet wird, wo der neue Gleichgewichtszustand erreicht ist, so müßte bei der bekannten Regelanordnung die Kontaktgabe in dem Augenblick aufhören, in dem z. B. die Brennstoffmenge der neuen Belastung des Kessels angepaßt ist. Da aber zwischen dem impulsgebenden Organ und dem Brennstoffregler ein ganz außerordentlich verwickeltes Regelgesetz besteht, so hat man nicht die Gewähr, daß die Dauer der Kontaktgabe nicht etwa zu einem Unterregeln oder Überregeln, d. h. zu Pendelungen, führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Regelvorrichtung in der Weise auszubilden, daß die Dauer des Regelvorganges unabhängig von der Größe des Regelimpulses bzw. von der Stellung des mit dem impulsabgebenden Meßgerät verbundenen Zwischengliedes wird. Gemäß der Erfindung besitzt der Kraftverstärker eine Fest-Stellvorrichtung für das angetriebene Glied, welche dieses nach Beendigung eines Regelvorganges bis zum Beginn des neuen Regelvorganges in der Einschaltstellung festhält. Die kurze Zeit der Freigabe dient dazu, einen neuen Verstellvorgang einzuleiten. Während der übrigen Zeit, in der das angetriebene Glied gesperrt ist, hat das impulsgebende Gerät freie Verstellmöglichkeit. Die Einschaltzeit wird unabhängig von der Größe des Regelimpulses und ist bei allen Regelvorgängen im wesentlichen gleich, so daß die Anordnung einer Rückführeinrichtung,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Martin Eule in Berlin-Spandau.

die auch bei kleinen Impulsgrößen den Regelvorgang unterbrechen soll, erleichtert wird. Gleichzeitig wird verhindert, daß während des ganzen Verstellvorganges Kräfte auf das Zwischenglied ausgeübt werden, die sich aus neuen Impulsen ergeben könnten.

In den Abb. ι und 2 ist ein selbsttätig arbeitender Verbrennungsregler mit einer Stellwerkssteuerung dargestellt, bei welchem der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform zur Anwendung gekommen ist. Es kann die Stellwerkssteuerung allein oder auch in Verbindung mit einer Vorsteuerung benutzt werden. Die Verwendung einer Vorsteuerung ist notwendig, wenn das impulsaufnehmende Meßgerät so geringe Bewegungskräfte entwickelt, daß es nicht in der Lage ist, die Nadel mit dem Zwischenglied zu tragen, wie z. B. bei Thermoelementen. In Abb. 3 ist eine Vorsteuerung gezeichnet, die in Verbindung mit dem in den Abb. ι und 2 dargestellten Verbrennungsregler verwendet werden kann. Jedoch ist die dargestellte Vorsteuerung nicht Gegenstand der Erfindung. In der Abb. 4 sind die Bewegungs-Verhältnisse von Vorsteuerung und Hauptsteuerung mit Feststellvorrichtung bei ihrer gleichzeitigen Verwendung in einem Diagramm dargestellt.

Der Regelvorgang bei der Stellwerkssteuerung wird eingeleitet durch eine Nadel i, die von irgendeinem Taktgeber, z. B. einer Manometernade], in den eingezeichneten Pfeilrichtungen bewegt wird. Änderungen in der Stellung der Nadel 1 sollen auf die bekannte Hilfssteuerung 2 der Stellwerke, übertragen werden. Zu diesem Zwecke sind zwei bewegliche Traversen 3 und 4 vorgesehen, die durch Pfeiler 5 und 6 geführt sind und gegen Federn 7 bis 9 arbeiten. An der Traverse 3 ist eine Rolle 11 befestigt, an der sich eine durch eine Rolle 45 geführte Schubstange 12 vprbeibewegt. Der Antrieb der Schubstange 12 ist aus Abb. 2 ersichtlich. Ein Motor 13 treibt über ein Getriebe 14 eine Pumpe 15 an, deren Zylinder mit einem Kraftzylinder 16 in Verbindung steht. Der in diesem laufende Kolben 17 ist mit der Schubstange 12 verbunden. Eine Feder 18 führt den Kolben 17 beim Rückwärtsgang des Kolbens 15 in die linke Totlage zurück.

Mit der Traverse 4 steht über eine Kolbenstange 19 eine Zylindermembran 20 und mit dieser über eine Leitung21 eine Zylindermembran 22 in Verbindung, an der der Steuerkolben 2 befestigt ist. Die Zylindermembranen 20 und 22 und die Leitung 21 sind mit einer Flüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt. Sie stellen eine hydraulische Bewegungsübertragung dar.

Zu der eben beschriebenen Anordnung kommt

ein weiterer Teil hinzu, und zwar eine Fest-Stellvorrichtung 26, die bei jedem Regelvorgang die Traverse 4 und damit den Relaiskolben in der durch die Stellung der Nadel 1 sowie die Schubkurve 25 bedingten Lage bis zum Einsetzen des neuen Regelvorganges festhält, so daß beim Zurückgehen der Schubstange 12 die Traverse 4 stehenbleibt und die Nadel 1 sich frei einstellen kann.

Der Regelvorgang geht in folgender Weise vor sich. Durch den Verstellimpuls wird die Nadel 1 aus der Stellung, in der sie sich gerade befindet, herausbewegt. Durch den Kolben 16 wird die Schubstange 12 nach rechts bewegt und drückt mit ihrer abfallenden Fläche 23 über die Rolle 11 die Traverse 3 abwärts. Bei dieser Abwärtsbewegung wird die Nadel 1 senkrecht nach unten mitgenommen, legt sich bei einer Neueinstellung rechts von ihrer vorhergehenden Stellung durch den Regelimpuls gegen die Traverse 4, nimmt diese sofort mit und drückt sie so lange abwärts, bis die Unterkante 24 der Schubstange 12 auf die Rolle 11 aufgelaufen ist. In diesem Augenblick hört die Senkbewegung der Traverse 3 und damit die der Traverse 4 auf. Traverse 4 und damit der Relaiskolben 2 sind in die dem Impulsgeber entsprechende Steuerlage gekommen. Die Hubbewegung der Traverse 4 ändert sich j e nach der Überh öhung ihrer schrägen Fläche 25 an der Stelle, an der die Nadel 1 zum Aufsitzen kommt. Je nach dem Hub der Traverse 4 wird die Zylindermembran 20 mehr go oder weniger zusammengedrückt, so daß also mehr oder weniger Öl in die Zylindermembran 22 gepreßt und hierdurch der Verstellkolben 2 um den erforderlichen Betrag nach unten bewegt wird. Bei einer Neueinstellung der Nadel 1 durch den Regelimpuls links von ihrer vorhergehenden Stellung trifft die Nadel 1 bei ihrer Abwärtsbewegung nicht auf die festgehaltene Traverse 4, und diese wird, sobald sie von der Feststellvorrichtung freigegeben ist, durch die Feder 9 nach oben geschoben, bis sie sich gegen die Nadel 1 legt. Dabei wird der Verstellkolben 2 nach aufwärts bewegt.

Im einzelnen wirkt die Feststellvorrichtung wie folgt. Die Klemme 26 wird durch einen Anschlag 27 und einen Hebel 28 gelöst, wenn sich die Schubstange 12 nach rechts bewegt. Zu diesem Zwecke ist zwischen den Hebeln 26 und28 eine Klemmkupplung 30 oder eine ähnliche Vorrichtung vorgesehen. Die Schubstange 12 bewegt sich nach rechts, bis der Anschlag 27 den Hebel 28 entgegen der Wirkung der Feder 29 so weit nach rechts gedrückt hat, daß die Klemmvorrichtung 30 gelöst ist. Der Klemmhebel 26 kann sich jetzt frei bewegen und wird, wenn bei dem Steuervorgang die Traverse 4 durch die Nadel 1 nach abwärts gedrückt ist, durch die Feder 7 nachgeschoben. Ist dagegen bei dem letzten Steuervorgang die Traverse 4 beim Abwärtsgang der Traverse 3 nicht weiter nach abwärts gedrückt, da die Nadel 1 nach links ausgeschlagen war, so wird der Klemmhebel 26

nach seiner Lösung zusammen mit der Traverse 4 durch die Feder 9 nach oben geschoben, bis die Traverse 4 gegen die Nadel 1 anliegt. Bewegt sich die Schubstange wieder nach links, so gibt der Anschlag 27 den Hebel 28 frei. Dieser legt sich nach links und sperrt durch Festziehen des Feststellhebels 26 die weitere Bewegung der Traverse 4. Die im vorangehenden beschriebene Stellwerksvorrichtung kann durch Vorschaltung einer Vorsteuerung noch für feinste Regelimpulse brauchbar gemacht werden.

Bei der in der Abb. 3 dargestellten Vorsteuerung ist wieder ein zwischen zwei Totlagen mit gleichbleibendem Hub hin und her bewegtes Glied angeordnet, dessen Bewegung auf ein zweites, eine ähnliche Bewegung ausführendes Glied übertragen wird, wobei das Verhältnis der auslösenden Bewegung des ersten Gliedes zur ausgelösten Bewegung des zweiten Gliedes durch ein Zwischenglied geändert wird, das von dem impulsabgebenden Meßgerät verstellt wird. Eine Nockenscheibe 31 arbeitet auf einen Stößel 32. An diesem ist ein Federteller 33 angebracht, gegen den sich eine Feder 34 legt.

Die Feder stützt sich mit ihrem andern Ende gegen ein Joch 35 ab, das durch Bolzen 36 und 37 geführt wird. Die Vorsteuerung enthält außerdem ein feststehendes Joch 38, längs dessen sich die Nadel 39 bewegt, die von einem Meßgerät verstellt wird. Das Joch 35 hat keine dem Joch 38 parallele Begrenzungsfläche, sondern seine Unterfläche 40 steigt nach rechts an. Wird die Nockenscheibe 31 bewegt, so wird der Stempel 32 abwärts gedrückt und über die Feder 34 das Joch 35 ebenfalls abwärts bewegt, bis es auf das Zwischenglied 39 aufstößt. Bei einer Weiterdrehung der Nockenscheibe 31 wird dann nur noch die Feder 34 zusammengedrückt, ohne daß sich das Joch 35 weiterbewegen könnte.

Die Bewegung des Joches 35 wird durch einen Stempel 41 über ein Hebelwerk 42, 43 auf die Nadel 1 der Hauptsteuerung übertragen. 4 ist in Aufsicht die Traverse 4 der Abb. 1; 5 und 6 sind die sie führenden Bolzen. Der Bolzen 41 ist als Schraubenspindel ausgebildet und mit einem Handrädchen 44 versehen, zum Zwecke, das Bewegungsverhältnis zwischen dem Joch 35 und der Nadel 1 einstellen zu können. Die Aufwärtsbewegung des Joches 35 kann z. B. durch eine nicht weiter dargestellte Feder hervorgerufen werden.

Im Diagramm nach der Abb. 4 sind die Bewegungsverhältnisse von Vorsteuerung und Hauptsteuerung dargestellt. Ein voller Kreisbogen entspricht einem Regelspiel. Die Linie 100 bezeichnet den Weg des Vorsteuerantriebes, die Linie 101 den Weg des Hauptsteuerantriebes. Das Diagramm stellt ohne weiteres auch die Antriebsnocken für Vor- und Hauptsteuer dar, wenn, was möglich ist, die Schubkurve 12 von Abb. ι durch einen rundlaufenden Nocken ersetzt wird. Die senkrecht schraffierte Erhöhung stellt dann die Nockenerhöhung des Vorsteuernockens, die waagerechte die des Hauptsteuernockens dar. Im Punkte A beginnt die Bewegung des Vorsteuers 35; diese ist im Punkte B beendet. Das Vorsteuer j och behält seine Lage bis G bei. Von dort setzt die rückläufige Bewegung ein, die bei H beendet ist. Von H bis A kann sich die Vorsteuernadel 39 frei einstellen. Während der Bewegung des Vorsteuernockens beginnt der Hauptsteuernocken bei C zu öffnen bzw. die Traverse 3 (Abb. 1) nach einem Regelvorgang sich nach oben zu bewegen. Die Öffnung ist bei D beendet. Von D bis E kann die Hauptsteuernadel in die dem Vorsteuerjoch entsprechende und damit in die beabsichtigte Regellage gebracht werden. Bei E beginnt das Hauptjoch zu schließen bzw. die Traverse 3 (Abb. 1) sich nach unten zu bewegen. Diese Bewegung ist bei F beendet. Ist die Stellung der Nadel 1 rechts von derjenigen des verhergehenden Regelkreislaufes, so ist beim Aufsetzen der Nadel das Joch 4 sofort in die dem Impuls entsprechende Steuerlage gekommen, ist sie links, so wird zunächst das Joch 4 nicht bewegt. In die notwendige Steuerstellung gelangt die Traverse 4 dann erst nach Lüftung der Bremse zwischen H und A unter Einfluß der Feder 9. Bei A beginnt die Bremse wieder zu schließen, wobei gleichzeitig der neue Hub des Vorsteuer j oches beginnt. Bei B ist die Schließbewegung der Bremse beendet, Joch 4 demgemäß festgehalten, bis nach Neueinstellung der Nadel 1 das Hauptjoch bei E einen neuen Einstellungsvorgang vornimmt. Bei einer Neueinstellung der Nadel 1 nach links durch eine Bewegung der Nadel 39 nach links kommt das Joch 35 der Vorsteuerung sofort bei Einleitung des Steuervorganges in die Regelstellung. Die Nadel 1 an dem Hebel 43 wird dann, wenn die Hauptjoche 3 und 4 sie freigegeben haben, durch die an den Hebel 43 angreifende Feder in ihre Regelstellung gebracht. Bei einer Weiterbewegung der Nadel 1 nach rechts infolge einer Bewegung der Nadel 39 nach rechts kann das Vorsteuerjoch 35 erst dann, wenn die Hauptjoche 3 und 4 die Nadel 1 freigegeben haben, in die dem Impuls entsprechende Steuer lage kommen. Es wird deswegen zunächst nur die Feder 34 zusammengespannt werden. Erst nachdem die Nadel 1 von den Hauptjochen freigegeben ist, also im Punkte D des Kreisdiagramms, erhalten das Vorsteuerjoch 35 und der Hebel 43 mit der Nadel 1 unter Einfluß der sich dann entspannenden Feder 34 die richtige Lage.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Selbsttätig arbeitende Regelvorrichtung mit einem Kraftverstärker zur mechanischen Übertragung der von einer Regelgröße ausgehenden Verstellimpulse auf Stellwerke mit

   einem periodisch bewegten Antriebsglied, einem angetriebenen Glied sowie einem Zwischenglied, das durch ein impulsgebendes Meßgerät verstellt wird und dessen Stellung den Weg des angetriebenen und auf die Stellwerke einwirkenden Gliedes bestimmt, insbesondere zur selbsttätigen Regelung von Dampfkesselfeuerungsanlagen, gekennzeichnet durch eine Feststellvorrichtung (26bis3o) für das angetriebene Glied (Traverse^, welche dieses bis zum Einsetzen eines neuen Regelvorgangs in der Lage hält, auf die es bei dem vorangegangenen Regelvorgang eingestellt ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen