DE639229C - Elektrische Regeleinrichtung mit isodromer Rueckfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Regeleinrichtungen mit isodromer Rückführung, bei denen der Zeiger einer Meß- oder Anzeigevorrichtung bei Abweichungen des Istwertes einer Betriebsgröße von einem Sollwert durch öffnen oder Schließen eines Stromkreises den Verstellmator für das zu regelnde Organ steuert. Derartige elektrische Regeleinrichtungen haben gegenüber solchen, bei denen die Regelimpulse auf mechanischem oder hydraulischem Wege von dem Impulsgeber 'auf den Verstellmotor für das zu regelnde Organ übertragen werden, bekanntlich den Vorteil, daß der Impulsgeber der Regelanlage ohne Schwierigkeiten beliebig weit von dem zu regelnden Organ getrennt aufgestellt werden kann. Zwischen dem impulsgebenden Organ, also dem Zeigerinstrument, und dem zu verstellenden Regelorgan sind nur elektrische Leitungen zu verlegen. Auch bei Regeleinrichtungen, bei denen der Impulsgeber mit einer isodrom wirkenden Rückführungseinrichtung ausgestattet ist, läßt sich die getrennte Aufstellung von Impulsgeber und zu regelndem Organ durchführen, wenn man nämlich für die Betätigung der Rückführungseinrichtung einen besonderen Nachstellmotor vorsieht und die Bewegungen des Verstellmotors für das zu regelnde Organ auf elektrischem Wege synchron auf diesen Nachstellmotor überträgt.

Nun werden aus verständlichen Gründen gerade solche elektrischen Regeleinrichtungen in Betrieben, wie beispielsweise Kraftwerken, bevorzugt, bei denen die Überwachung der gesamten Betriebsvorgänge von einer elektrischen Reglerzentrale aus erfolgt. Außer der Möglichkeit, von einer einzigen Stelle aus die gesamten Betriebsvorgänge gleichzeitig überwachen zu können, soll eine derartige Zentrale vor allem aber auch gestatten, von Hand aus in das Spiel der Regler einzugreifen. Einen Eingriff von Hand aus läßt aber die gemäß den obigen Angaben aufgebaute Regeleinrichtung nicht ohne eine Gefährdung ihrer ordnungsgemäßen Arbeitsweise zu. Das ist darauf zurückzuführen, daß nach einem Eingriff von Hand aus das zu regelnde Organ im Augenblick der Wiederherstellung der selbsttätigen Regelung eine veränderte Relativstellung zu den Teilen der Rückführungseinrichtung einnimmt. Besteht das elastische Glied der Rückführungseinrichtung in bekannter Weise aus einer nachgiebigen Ölbremse mit einem federbelasteten Kolben, der in einem Zylinder gleitet, so muß der Bremskolben oder der Bremszylinder notwendigerweise so mit dem zu regelnden Organ gekuppelt sein,

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Wilhelm Abendroth in Berlin-Charlottenburg,

Dipl.-Ing. Dr. Werner Pontow in Berlin-Wilmersdorf und Dipl.-Ing. Günther Schroeder in Berlin-Charlottenburg.

daß Kolben und Zylinder zueinander immer dann gerade in ihre Endlage gelangen, wenn auch das-zu regelnde Organ in die eine oder andere seiner Endstellungön übergeht. Wird^ der Gleichlauf der Teile dadurch gestört, -(Safe man ihre Kupplung löst, und dann die Kuppluiigfij, nachdem das zu regelnde Organ um ein be-** stimmtes Maß von Hand aus verstellt worden ist, wiederhergestellt, so ist es unabwendbar, ίο daß entweder das zu regelnde Organ in eine seiner Endstellungen gelangt, bevor auch Zylinder und Kolben zueinander in ihre Endstellung gelangt sind, oder umgekehrt. Praktisch heißt das, daß die Regeleinrichtung dann niemals mehr imstande ist, das zu regelnde Organ vollständig in die eine oder andere Grenzlage überzuführen.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie macht sich zur Aufgabe, die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten zu beseitigen. Gemäß der Erfindung wird das durch einen Aufbau der Regeleinrichtung erreicht, dessen wesentliches Merkmal darin besteht, daß die Meß- oder Anzeigevorrichtung einen hydraulischen Motor steuert, der beim Schließen des Stromkreises für den Verstellmotor einen in den Flüssigkeitsring des hydraulischen Motors eingeschalteten Kraftspeicher auflädt, der bei seiner Entladung die Rückführung des zurückzuführenden Teils bewirkt, die Rückführung aber erst dann beendet, wenn die Meß- oder Anzeigevorrichtung ihre Sollstellung wieder erreicht hat. Bei einer so aufgebauten Regeleinrichtung kehren stets die die Rückführung bewirkenden Teile mit der Beendigung eines Regelspieles in ihre Ausgangsstellung zurück, und zwar auch dann, wenn zwischendurch bei einem Eingriff von Hand aus die elektrische Kupplung zwischen dem Verstellmotor für das zu regelnde Organ und dem die 4Ό Rückführungseinrichtung betätigenden Motor vorübergehend gelöst worden ist.

Das Gesagte wird an Hand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele deutlicher. In den folgenden Ausführungen wird dabei, soweit nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, mit dem Begriff der Rückführung auch die Nachführung umfaßt.

Fig. ι zeigt eine Anordnung, bei der der Kontakthalter als Ganzes, Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der jeder der Kontakte des Kontakthalters für sich verstellt werden kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine Draufsicht auf die Anordnung des Hebelmechanismus.

Gemäß der Fig. 1 fördert das Zahnrad 1, das mit einem Motor 2 gekuppelt ist, durch die

Rohrleitung 3 Öl entsprechend der jeweiligen Drehrichtung des Motors 2 aus dem Zylinder 4 in den Zylinder 5, oder umgekehrt. Dadurch werden die Kolben 6, die mit ihren Kolbenstangen 7 und 8 über die Kuppelstangen 9 und io und den in dem Lagern drehbar gelagerten gleicharmigen Hebel 12 miteinander verbunden sind, in entgegengesetzter Richtung bewegt. An der Kolbenstange 8 ist drehbar die Verbindungs- ^stange 13 befestigt, die mit ihrem anderen Ende ,.ati- einem Hebel 14 angreift, der mit dem Zahnsegment 16 starr verbunden ist. Das Segment 16 fet im Verstellhebel, der sich um eine in der Verlängerung der Zeigerachse des Anzeigeinstrumentes 19 liegende Achse schwenken läßt, gelagert und greift in das Zahnrad 21 ein, das wiederum mit dem um die Achse 20 drehbaren Rückführzeiger 23 starr verbunden ist. Der Rückführzeiger 23 trägt die beiden Kontaktbahnen 25 und 26, zwischen denen die Kontaktperle 27 spielt, die mit einer Feder an dem Zeiger 28 des Anzeigeinstrumentes 29 befestigt ist. Über dem Kolben 6 liegen die Federteller 29, die durch die vorgespannte Feder 30 nach unten gedrückt werden. Die Bewegung der Federteller 29 ist durch die Führungsstange 31 nach unten begrenzt. Die Lage der Führungsstange 31 ist so bemessen, daß bei gleicher Höhenlage der beiden Kolben 6 die Federteller 29 ihre unterste Lage erreicht haben und oben noch auf dem Kolben 6 aufliegen, so daß die Federn 30 bestrebt sind, die Kolben 6 stets in ihrer Mittellage zu halten. Auf der Achse des gleicharmigen Hebels 12 ist der Hebel 32 befestigt und durch die Verbindungsstange 33 mit dem Schieber 34 gekuppelt. Der Schieber 34 trägt unten einen keüförmigen Einschnitt und ändert je nach der Lage den Durchflußquerschnitt der Ausgleichs- ■ leitung 35 zwischen den Zylindern 4 und 5. Die Zylinder 4 und 5 sind zu etwa ²/₃, die Ausgleichsleitung 35, die Rohrleitung 3 und die Zahnradpumpe χ ganz mit Öl gefüllt. Die Lage des Verstellhebels 18 läßt sich mit Hilfe der Schraube 36 ändern. Diese Lageänderung des Hebels 18 kann natürlich auch gegebenenfalls automatisch durch einen Elektromagneten, durch motorischen Antrieb oder etwa in Abhängigkeit von einem Zeitschalter erfolgen.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende:

Der Rückführzeiger 23 zeigt auf die vom Regler einzuhaltende, auf der Skala des Instrumentes 19 angegebene Betriebsgröße. Der Abstand der Kontaktbahnen 25 und 26 entspreche dem zugelassenen Schwankungsbereich. Wird dieser Bereich nach oben oder unten überschritten, so berührt die Kontaktperle 27 eine der Kontaktbahnen, z. B. 26. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen, der über ein Steuerrelais ein Schütz betätigt, das den Motor des Regelorgans in der gewünschten Drehrichtung einschaltet. Zum Motor des Regelorgans ist der Motor 2 an der Zahnradpumpe 1 parallel geschaltet, wird also zugleich mit vom Einschaltschütz betätigt. Die Drehrichtung sei so, daß die Zahnradpumpe das öl aus dem Zylinder 5 in den Zylinder 4 fördert; Dadurch hebt sich

«39229

der Kolben 6 des Zylinders 4, während sich der des Zylinders 5 um den regelnden Betrag senkt. Die an der Kolbenstange 8 drehbar befestigte Verbindungsstange 13 bewegt den Hebel 14 am Zahnsegment 16 nach unten. Das Zahnsegment 16 bewegt also über das Zahnrad 20 den Rückführzeiger 23 so, daß der Kontakt zwischen der Kontaktbahn 26 und der Perle 27 gelöst wird. Dadurch fällt das Motorschütz ab, und sowohl to der Motor des Regelorgans als auch der Motor 2 an der Zahnradpumpe 1 bleiben stehen, und die Ölförderung hat aufgehört. Die zusammengedrückte Feder 30 im Zylinder 4 sucht den zugehörigen Kolben 6 wieder in die Mittellage zurückzubringen. Durch Ausgleich der Ölmengen der beiden Zylinder 4 und 5 durch die Ausgleichsleitung 35, durch die Drehung des gleicharmigen Hebels 12 hat sich der Schieber 34. gehoben. War dem Schieber in seiner tiefsten Stellung keine Überdeckung oder Voröffnung gegeben, so ist der Durchfluß durch die Leitung 35 freigegeben oder der Durchflußquerschnitt vergrößert worden, und der Ölausgleich findet allmählich nach Maßgabe der Schieberstellung langsamer werdend statt, bis die Kolben 6 sich wieder in der^Mittellage befinden und den Rückführzeiger 23 in die Sollage zurückgeführt haben. War dem Schieber 34 eine Überdeckung gegeben, so ist die Rückführung starr so lange, bis der Schieber die Ausgleichsleitung 35 öffnet. Durch Änderung der Länge des Schieberhebels 32 und des Verbindungsstückes 33 läßt sich die Rücklaufgeschwindigkeit des Rückführzeigers 23 in beliebigem Maße ändern. Hat die einmalige Kontaktgabe genügt, um den gewünschten Sollwert einzuregeln, so ist der Regelvorgang beendet, andernfalls wiederholt sich der beschriebene Vorgang so oft, bis der Sollwert erreicht ist. Bei plötzlichen großen Schwankungen der zu regelnden Betriebsgröße jedoch wird der Zeiger 28 mit der Kontaktperle 27 sich in der einmal eingeschlagenen Richtung weiterbewegen und die Kontaktbahn wieder berühren, bevor der Rückführzeiger seinen Sollwert erreichen konnte. Die fortgesetzte Kontaktgabe bewirkt, daß die Auslenkung des gleicharmigen Hebels 12 immer größer wird und mithin auch die durch den Schieber 34 freigelegte öffnung der Ausgleichsleitung 35 sich vergrößert. Die Zeitfolge der Kontaktgabe wird durch den schnellen Ausgleich der ölmengen immer kürzer werden, bis die durch die Ausgleichsleitung 35 strömende ölmenge gleich der Fördermenge der Zahnradpumpe ι geworden ist. In diesem Augenblick ist der Dauerkontakt hergestellt und so die größtmögliche Verstellgeschwindigkeit des Regelorgans hergestellt. Die Verstellgeschwindigkeit ist also verhältnisgleich der Abweichung der zu regelnden Betriebsgröße vom Sollwert. Zur Verstellung des einzuregelnden Sollwertes dient die Schraube 36, durch die sich der Verstellhebel 18 um die Achse schwenken läßt. Dabei wird der Drehpunkt des Zahnsegments 16 verschoben, so daß eine weitgehende Verstellung des Rückführzeigers 23 möglich ist.

Hält sich der zugelassene Schwankungsbereich der zu regehiden Betriebsgröße in sehr hohen Grenzen, so kann der Fall eintreten, daß für die Rückführbewegung zu wenig Raum vorhanden ist. Dann ist die Stellung der Kontaktbahnen 25 und 26 so dicht, daß beim Ausweichen des Rückführzeigers 23 die Kontaktperle 27 des Instrumentenzeigers 28 auf die andere Kontaktbahn aufläuft und so ein dauerndes Pendeln entsteht. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, gegebenenfalls eine getrennte Bewegung der Kontaktbahnen 25 und 26 durch zwei Rückführanzeiger 23 und 24 vorzunehmen, so daß nur der Rückführungszeiger eine Rückführbewegung ausführt, dessen zugehörige Kontaktbahn von der Perle 27 berührt würde, während der andere Rückführzeiger in seiner Lage verbleibt.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Anordnungen ist in den Fig. 2 und 4 dargestellt. Der grundsätzliche' Aufbau ist derselbe, wie er bereits vorhergehend beschrieben war. Die hier nicht gezeigte Verbindung der Kolbenstangen 7 und 8 über Kupplungsstangen 9 und 10 und den gleicharmigen Hebel 12 ist dieselbe wie bei der erstbeschriebenen Anordnung, sowie die Inneneinrichtung der Zylinder 4 und 5. Jeder der beiden Rückführzeiger 23 und 24 erhält jedoch ein eigenes Zahnrad 21 und 22, die in je ein Zahnsegment 16 und 17 eingreifen und ihren Antrieb über die Verbindungshebel 14 und 15 von je einer der Führungsstangen 31 der Zylinder 4 und 5 erhalten. Die Segmente 16 und 17 sind in einem gemeinsamen Verstellhebel 18 gelagert, der durch die Schraube 36 um die Achse 20 schwenkbar ist.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ähnlich-wie die der vorbeschriebenen Einrichtung. Der linke Rückführungszeiger 23 ist dem linken, hier nicht sichtbaren Federteller 29 und der rechte Rückführungszeiger 24 dem rechten Federteller 29 zugeordnet. Berührt die Kontaktperle 27 die linke Kontaktbahn 25, so tritt wie beim ersten Beispiel die Zahnradpumpe 1 in Tätigkeit und fördert jetzt das Öl aus dem no Zylinder 5 in den Zylinder 4, der Kolben 6 des Zylinders 4 heht den zugehörigen Federteller 29, der über die Führungsstange 31 das Verbindungsstück 13 und das Zahnsegment 16 den Rückführzeiger 23 so bewegt, daß der Kontakt der Kontaktbahn 25 mit der Perle 27 gelöst wird. Da der Federteller 29 des Zylinders 5 stehenbleibt, ist auch die Kontaktbahn 26 an ihrem Platz verblieben. Durch eine geeignete Vorrichtung kann es erreicht werden, daß der stehenbleibende Rückführzeiger von dem ausweichenden Rückführzeiger nach Überschreiten

eines festgelegten Winkels mitgenommen wird, damit bei plötzlicher entgegengesetzter Tendenz des Zeigers 28 rechtzeitig mit der Kontaktperle

• 27 Gegenkontakt gegeben wird. Für die Wirkungsweise des Schiebers 34 gilt das gleiche wie das für das erste Ausführungsbeispiel Gesagte.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ι. Elektrische Regeleinrichtung mit isodromer Rückführung, bei der der Zeiger einer Meß- oder Anzeigevorrichtung bei Abweichungen des Istwertes einer Betriebsgröße von einem Sollwert durch öffnen oder Schließen eines Stromkreises den Verstellmotor für das zu regelnde Organ steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- oder Anzeigevorrichtung gleichzeitig einen hydraulischen Motor steuert, der beim Schließen des Stromkreises für den Verstellmotor einen in den Flüssigkeitsring des hydraulischen Motors eingeschalteten Kraftspeicher auflädt, der bei seiner Entladung die Rückführung des rückzuführenden Teils bewirkt, - die Rückführung aber erst dann beendet, wenn sämtliche die Rückführung bewirkenden Teile ihre Ausgangsstellung wieder erreicht haben.

   - 2. Regler nach Anspruch ι mit folgenden · Kennzeichen: Mit dem Rückführgestänge sind zwei.gleichsinnig federbelastete gegenläufige Kolben gekuppelt, deren Zylinder in Hintereinanderschaltung in den Flüssigkeitsring eingeschaltet sind. An der Verbindungsstange (Waagebalken) der beiden Kolben- -"-stangen ist außerdem ein Steuerschieber an- - -gelenkt, der eine Verbindungsleitung zwischen - ""■■ den beiden Zylindern steuert. Die Bewegung des Waagebalkens wird zweckmäßig über einen Zahnradtrieb auf einen'der beiden beweglichen Kontaktträger des Kontaktgebers übertragen. Die Kolben werden bei einem Rückführvorgang zunächst durch die Flüssigkeit gegenläufig bewegt und nach Unterbrechung der Kontaktgabe durch die Belastungsfedern wieder in die Mittellage zu-' rückgeführt. ;

   3."Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen "den Kolben und ihrer Belastungsfeder zusätzliche Eederteller liegen, deren Weg bei der Federentspan-■ nung durch zweckmäßig einstellbare Hubebgrenzer bestimmt ist.
   4. Regler nach Anspruch 1, 2 und" 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Kolben nicht unmittelbar, sondern über die Hubbegrenzer auf das Rückführgestänge übertragen wird.

   5. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der beiden Kolben bzw. der zugehörigen Hubbegrenzer für ihre Belastungsfedern auf getrennte Kontakthalter übertragen wird, denen ein gemeinsamer weiterer beweglicher Kontakthalter als Gegenkontakt zugeordnet ist.

   6. Regler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit wachsender Abweichung von dem einzuhaltenden Normalwert die Verstellgeschwindigkeit des Regel- organs zunimmt.

   7. Regler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsgeschwindigkeit des Kontakthalters durch Änderung der Länge der Verbindungshebel, mittels deren der Steuerschieber an dem Waagebalken angelenkt ist, verändert werden kann.

   8. Regler nach Anspruch 1 bis 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt des Zahnsegments zwecks Veränderung des einzuhaltenden Normalwertes verlegt werden kann und dabei auf einem Kreise um die gemeinsame Zeigerachse wandert.

   9. Regler nach Anspruch 1, 2 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunkte der Zahnsegmente zwecks Veränderung des einzuhaltenden Normalwertes zugleich verlegt werden können und dabei auf einem Kreise um die gemeinsame Zeigerachse wandern.

   10. Regler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen des Zahnsegments in einem um die Zeigerachse schwenkbaren Hebel gelagert ist.

   11. Regler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zapfen der Zahnsegmente in- einem gemeinsamen, um die Zeigerachse schwenkbaren Hebel gelagert sind.

   12. Regler nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des einzuhaltenden Normalwertes durch Verlegen der Zahnsegmente durch einen Elektromagneten oder motorischen Antrieb,

   z. B. in Abhängigkeit von einem Zeitschalter, erfolgen kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen