DE678014C

DE678014C - Hydraulic regulator controlled by an electrical measuring device

Info

Publication number: DE678014C
Application number: DES119934D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Garthe; Dr Georg Keinath
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-09-28
Filing date: 1935-09-29
Publication date: 1939-07-07

Description

Hydraulischer, Regler, der durch ein elektrisches Meßgerät gesteuert wird In der Technik liegt häufig die Aufgabe vor, irgendeine mit elektrischen Mittelire gemessene Betriebsgröße, insbesondere eine Temperatur, dadurch auf einem gleichbleibenden oder sich gesetzmäßig ändernden Wert zu halten, daß irgendein Regielorgan, z. B. ein Ventil für die Heizmittelzufuhr, entsprechend verstellt wird. Für eine fortlaufende Regelung eignen sich häufig Ventile mit hydraulischem Antrieb durch Druckluft, Drucköl o. dgl. besonders gut.Hydraulic, regulator controlled by an electrical meter In technology there is often the task of using any electrical means measured operating variable, in particular a temperature, thereby on a constant or to keep a lawfully changing value that any governing body, e.g. B. a valve for the heating medium supply is adjusted accordingly. For an ongoing Valves with hydraulic drive by compressed air or pressurized oil are often suitable for regulation or the like particularly good.

Bei der Ausführung solcher Einrichtungen bestanden bisher nicht unerhebliche Schwierigkeiten deswegen, weil dxe Verstellkraft bzw. das Drehmoment der üblicherweise verwendeten elektrischen Meßinstrumente nicht ausreichte, um einen hydraulischen Regler hinreichend betriebssicher zu steuern.In the implementation of such facilities, there have so far been not insignificant ones Difficulties because the adjustment force or the torque is usually the used electrical measuring instruments was not sufficient to make a hydraulic one Controlling the regulator with sufficient operational reliability.

Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung durch die Verwendung eines Differenzgalvanometers gelöst, dessen .eine Spule mit einem sich selbsttätig, entsprechend der zu regelnden Größe ändernden Widerstand in einem gleichen Stromzweig liegt, und dessen andere Spule mit einem zur Einstellung des Regelsollwertes dienenden Widerstand ver,bund.en ist, der entweder von Hand oder in Abhängigkeit von einer sich willkürlich ändernden physikalischen Größe selbsttätig verstellt wird, und dessen Einstellmittel mit einem. weiteren Einstellmittel eines zusätzlichen Widerstandes ,gekoppelt ist, der in die gemeinsame Stromzuführung der beiden Spulen des Differenzgalvanometers so eingeschaltet ist, daß seine Verstellung im entgegengesetzten Sinne erfolgt wie diejenige des Regelsollwertwiderstandes.These difficulties are alleviated by the use according to the invention solved a differential galvanometer, whose .a coil with an automatically, Resistance to be changed in accordance with the variable to be controlled in the same current branch and its other coil with one used to set the control setpoint Resistance is combined, either by hand or as a function of one arbitrarily changing physical variable is adjusted automatically, and its setting means with a. further setting means of an additional resistor , is coupled, which is in the common power supply of the two coils of the differential galvanometer is switched on so that its adjustment takes place in the opposite sense as that of the control setpoint resistor.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Fig. z zeigt die Schaltung der elektrischen Teile, Fig. a die Verbindung des Differenzgalvanometers mit dem hydraulischen Regelorgan.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown. Fig. Z shows the circuit of the electrical parts, Fig. A the connection of the differential galvanometer with the hydraulic control element.

Gemäß den Fig. i und a wird zur Steuerung des hydraulischen Reglers .ein Differenzgalvanometer i verwendet, dessen beide Spulen ia und ib so aufeinandergewickelt sind, daß die Windungsebenen zusammenfallen. Das Spulensystem ist in dem Felde eines kräftigen Dauermagneten z drehbar angeordnet. Die beiden Spulen ia und 1b des Meßinstrumentes i liegen mit je einem veränderlichen Widerstand 3 und q. in zwei Stromzweigen, die an eine Gleichstromquelle 5 angeschlossen sind. Der Widerstand 3 dient zur fortlaufenden Kontrolle der zu regelnden Betriebsgröße. Handelt es sich um eine Temperatur, so wird der Widerstand 3 zweckmäßig als Widerstandsthermometer ausgebildet. Der Widerstand 4 ist einstellbar und dient zur Erstellung des Regelsollwertes. Er wird, wenn es sich um die Regelung auf einen bestimmten gleichbleibenden Wert handelt, einmalig von Hand auf den gewünschten Wert oder, falls es sich um die Regelung nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit handelt, z. B. Fahrplanregelung, entsprechend dieser Gesetzmäßigkeit, z. B. durch ein Uhrwerk, Synchronmotor o. dgl., verstellt.According to FIGS. I and a is used to control the hydraulic regulator .A differential galvanometer i is used, the two coils of which ia and ib are wound onto one another in this way are that the winding planes coincide. The coil system is one in the field strong permanent magnet z rotatably arranged. The two coils ia and 1b of the measuring instrument i are each with a variable resistance 3 and q. in two branches that are connected to a direct current source 5. The resistor 3 is used for continuous Control of the size of the company to be regulated. Is it a Temperature, the resistor 3 is expediently designed as a resistance thermometer. Resistor 4 is adjustable and is used to create the control setpoint. He if it is a matter of regulating to a certain constant value, once by hand to the desired value or, if it is a matter of the regulation a certain law acts, z. B. Schedule regulation, according to this Lawfulness, e.g. B. by a clockwork, synchronous motor or the like. Adjusted.

In Fällen, in denen, der einstellbare Bereich für den Regelsollwert verhältnismäßig groß ist, hat der Widerstand 4 und damit im Gleichgewichtszustand des Reglers auch der Widerstand 3 je nach dem eingestellten Regelsollwert eine sehr verschiedene Größe. Insbesondere fließen infolgedessenbei hohen Temperaturen geringere Ströme durch die beiden Spulen ia und 1b des Differenzgalvanometers als bei niedrigeren Temperaturen. Dadurch wird aber die Empfindlichkeit des Reglers bei hohen Temperaturen unerwünschterweise verschlechtert, da ein bestimmter Höchststrom zur Vermeidung einer Überlastung des Meßinstrumentes i nicht überschritten werden darf.In cases where, the adjustable range for the control setpoint is relatively large, the resistance has 4 and thus in the state of equilibrium of the controller, the resistance 3 also increases depending on the set control value set different size. In particular, lower flow rates as a result at high temperatures Currents through the two coils ia and 1b of the differential galvanometer than with lower ones Temperatures. However, this increases the sensitivity of the controller at high temperatures undesirably deteriorated, since a certain maximum current to avoid overload of the measuring instrument i must not be exceeded.

Es ist daher zur Regelung des Höchstwertes ein zusätzlicher Widerstand 17 vorgesehen, dessen Abgriff 18 mit dem Abgriff i9 des Widerstandes 4 gekuppelt ist, und zwar liegt der Widerstand 17 in der gemeinsamen Stromzuführung zu den beiden Spulen ia und 1b so, daß bei Verstellung der Abgriffe 18, 19 der an ihm eingeschaltete Widerstandsbetrag sich in entgegengesetztem Sinne ändert wie der am Widerstand 4 eingeschaltete Widerstandsbetrag. Der Widerstand 17 wird zweckmäßig so bemessen, daß im Gleichgewichtszustand des Reglers bei allen Einstellungen des Widerstandes 4 derselbe Strom fließt. Dadurchwird erreicht, daß auch bei der höchsten als Regelsollwert in Betracht kommenden Temperatur noch der zulässige Höchststrom durch das Differenzgalvanometer fließt und somit bei hohen Temperaturen die gewünschte hinreichende Ansprechempfindlichkeit erreicht wird. Diese Forderung läßt sich dadurch erfüllen, daß man den Widerstand 17 so b.emißt, daß sein maximaler Widerstandswert gleich der Differenz .aus den Widerstandswerten ist, die sich für die theoretischen Ersatzwiderstände für die aus den Widerständen3 und 4 bestehende Stromverzweigung bei maximaler und bei minimaler Einstellung des Widerstandes 4 ergeben.It is therefore an additional resistor to regulate the maximum value 17 is provided, the tap 18 of which is coupled to the tap i9 of the resistor 4 is, namely the resistor 17 is in the common power supply to the two Coils ia and 1b so that when the taps 18, 19 are adjusted, the one switched on at him The amount of resistance changes in the opposite sense as that at resistor 4 switched on resistance amount. The resistor 17 is expediently dimensioned in such a way that that in the equilibrium state of the controller at all settings of the resistance 4 the same current flows. This ensures that even with the highest as a control setpoint temperature under consideration nor the maximum permissible current through the differential galvanometer flows and thus the desired sufficient sensitivity at high temperatures is achieved. This requirement can be met by the resistance 17 so that its maximum resistance value is equal to the difference from the Resistance values is used for the theoretical equivalent resistances for the Current branching consisting of resistors 3 and 4 at maximum and minimum Setting the resistance 4 result.

Die beiden Spulen ia und ib des Differenzgalvanometers i erzeugen entgegengesetzte Drehmomente. Das Instrument spricht somit auf die Differenz der Amperewindungen bzw. hei gleicher Windungszahl beider Spulen auf die Stromdifferenz an. Zur Sicherung der Nullstellung ist eine äußere Richtkraft notwendig, die in dem Beispiel durch eine Feder 6 gebildet wird. Die Feder 6 greift an einen Hebel 7 an, der bei 8 drehbar gelagert ist. Das eine Ende des Hebels 7 ist mit Hilfe eines Bändchens 9 seit der Drehachse des Differenzgalvanometers i verbunden. An dem anderen Ende des Hebels ist ein Plättchen io befestigt, das das hydraulische Regelorgan, in dem Beispiel eine zweckmäßig mit Druckluft beschickte Regeldrossel, beeinflußt. Die Regeldrossel besteht aus dem Gehäuse i i, der Drossel 12 und der Düse 13, deren Austrittsquerschnitt bei Bewegung des Hebels 7 durch die sog. Prallplatte i o verändert wird. Hierbei entsteht in dem zwischen Drossel 12 und Düse 13 liegenden Raum ein veränderlicher Druck des Steuermittels, der ijber die Leitung 14 auf den Membrankolhen 15 des Ventils 16 einwirkt und dieses somit bei Ausschlag des Hebels 7 in dem erforderlichen Sinne verstellt. Die Feder 6 dient zugleich zur Sicherung der Lagedes Hebels 7. In der in Fig. 2 gezeichneten Stellung drückt die Feder 6 das Plättchen io des Hebels 7 auf die öffnung der Düse 13. Der von dem aus der Düse 13 ausströmenden Steuermittel, insbesondere Druckluft, ausgeübte Druck wirkt der Feder 6 entgegen und vermindert das am Differenzgalvanometer i wirksame Richtdrehmoment. Die durch die Prallplatte gesteuerte Regeldrossel ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.The two coils ia and ib of the differential galvanometer i generate opposite torques. The instrument thus speaks to the difference between the Ampere turns or if both coils have the same number of turns on the current difference at. To secure the zero position, an external straightening force is required, which is specified in is formed by a spring 6 in the example. The spring 6 engages a lever 7, which is rotatably mounted at 8. One end of the lever 7 is with the help of a Ribbon 9 connected since the axis of rotation of the differential galvanometer i. On the other At the end of the lever there is a small plate attached that controls the hydraulic control element, in the example a control throttle suitably charged with compressed air. The control throttle consists of the housing i i, the throttle 12 and the nozzle 13, whose Exit cross-section changed when the lever 7 is moved by the so-called baffle plate i o will. This creates a space between the throttle 12 and the nozzle 13 variable pressure of the control means, which ijber the line 14 on the membrane piston 15 of the valve 16 acts and this thus when the lever 7 is deflected in the required Senses obscured. The spring 6 also serves to secure the position of the lever 7. In the position shown in Fig. 2, the spring 6 presses the plate io of the lever 7 to the opening of the nozzle 13. The control means flowing out of the nozzle 13, in particular compressed air, the pressure exerted counteracts the spring 6 and reduces it the target torque effective at the differential galvanometer i. The one through the baffle plate controlled regulating throttle is known and is not the subject of the invention.

Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung isst bei beispielsweiser Verwendung des neuen Reglers für die Regelung von Ofentemperaturen wie folgt: Stimmt die Ofentemperatur, die mit dem Widerstandsthermometer 3 gemessen wird, mit der am Widerstand 4 eingestellten Temperatur überein, so haben die Teile i, 2 und 7 bis io z. B. die in Fig. 2 gezeichnete Stellung: der Regler befindet sich in Ruhe. Tritt nun aber eine Veränderung der Ofentemperatur ein, so weichen die die beiden Spulen ia und 1b des DifferenzgalvanometersJurchfließendenStröme voneinander ,ab, und',das Spulensystem schlägt aus. Über die Übertragungsmittel 9, 7 wird das Plättchen io von der Düse 13 entfernt, oder es nähert sich der Düse je nach dem Vorzeichen der Abweichung der Ofentemperatur.. Der auf das Ventil 16 einwirkende Druck des Steuermittels verändert sich und verstellt das Ventil in dem erforderlichen Sinne. Erforderlichenfalls können an dem Regler nicht dargestellte Rückführeinrichtungen angebracht werden, die ein Überregeln verhindern.The mode of operation of the device shown eats at example Use of the new controller for controlling oven temperatures as follows: Correct the furnace temperature, which is measured with the resistance thermometer 3, with the at the temperature set at resistor 4, then parts i, 2 and 7 to io z. B. the position shown in Fig. 2: the controller is at rest. But if there is a change in the oven temperature, the two give way Coils ia and 1b of the differential galvanometer and ', the coil system deflects. About the transmission means 9, 7, the plate io away from the nozzle 13, or it approaches the nozzle depending on the sign the deviation of the furnace temperature .. The pressure acting on the valve 16 of the The control means changes and adjusts the valve in the required sense. If necessary, feedback devices (not shown) can be installed on the controller that prevent overriding.

Versuche haben ergeben, daß man schon bei sehr geringer Änderung der Temperatur ein ausreichendes Drehmoment am Differenzgalvanometer zur Verfügung hat. Gewünschtenfalls kann man die Regelempfindlichkeit auch noch dadurch steigern, daß die Regeldrossel zunächst ein hydraulisches Relais beeinflußt, über das das Regelventil 16 betätigt wird.Tests have shown that even with a very small change in the temperature a sufficient torque on the differential galvanometer has available. If desired, the control sensitivity can also be adjusted increase by the fact that the control throttle first affects a hydraulic relay, via which the control valve 16 is actuated.

Der neue Regler ist in seiner Anwendung nicht auf Temperaturregelung beschränkt. Man kann ihn beispielsweise auch zur Mengenregelung ohne weiteres verwenden. In diesem Falle ist es lediglich erforderlich, daß der Widerstand 3 entsprechend der Menge einer strömenden Flüssigkeit, eines Gases oder eines Dampfes selbsttätig verändert wird. Am Widerstand4 wird wiederum der Regelsollwert eingestellt. Dieses Beispiel zeigt, daß der neue Regler auch für solche Fälle anwendbar ist, wo es sich nicht um unmittelbare elektrische Messung der zu regelnden Betriebsgrößen handelt, sondern um solche Fälle, wo irgendwelche anderweitig gemessene Betriebsgrößen durch einen elektrischen Widerstand nachgebildet werden. Auch zur Regelung des Verhältnisses zweier Größen kann der Regler benutzt werden. Bei der Kesselregelung besteht z. B. die Aufgabe, in Abhängigkeit von der Dampfentnahme die Brennstoffmenge oder die Verbrennungsluft zu regeln. In diesem Falle verstellt die Dampfmenge durch ein geeignetes Meßgerät den Widerstand q., während ein Meßgerät für den Brennstoff bzw. die Verbrennungsluft den Widerstand 3 verstellt, so ,daß die gewünschte Anpassung der Feuerung,an die Dampfentnahme erreicht werden kann. Bei einer Gasgemischregelung können beide Widerstände q. und 3 z. B. von zwei Mengen- oder Druckmessern beeinflußt werden, die ,an. die beiden Gaszuleitungen angeschlossen. sind. Das Ventil liegt dabei in einer ,,der Gaszuleitungen.The new controller is not aimed at temperature control in its application limited. You can easily use it, for example, for volume control. In this case it is only necessary that the resistor 3 accordingly the amount of a flowing liquid, a gas or a vapor automatically is changed. The control setpoint is again set at resistor 4. This The example shows that the new controller can also be used in cases where it is it is not a matter of direct electrical measurement of the operating parameters to be controlled, but about those cases where any other operational variables measured by an electrical resistance can be simulated. Also to regulate the relationship The controller can be used in two sizes. With the boiler control there is z. B. the task, depending on the steam withdrawal or the amount of fuel To regulate combustion air. In this case adjust the amount of steam with a suitable one Measuring device the resistance q., While a measuring device for the fuel or the combustion air the resistor 3 adjusted so that the desired adjustment of the furnace to the Steam extraction can be achieved. With a gas mixture control, both resistors q. and 3 z. B. be influenced by two flow meters or pressure meters, on. the connected to both gas supply lines. are. The valve is located in one, the Gas supply lines.

Claims

I ATRNT CLAIM: i. Hydraulic regulator operated by an electric Measuring device is controlled, its movable system with the hydraulic control element is coupled, characterized by the use of a differential galvanometer (i), one of which has a coil (1b) with a <itself, corresponding to the one to be regulated Resistance changing size (3) is in the same branch and its other branch. Coil (iu) finite a resistor used to set the control setpoint (4.) is connected to the <either by hand or as a function of one himself arbitrarily changing physical variable is automatically adjusted, and its Setting means (19) with a further setting means (18) of an additional resistor (17) is coupled, which is in the common power supply of the two coils of the differential galvanometer is switched on so that it is adjusted in the opposite direction like that of the control setpoint resistor (q.). a. Regulator according to claim i, characterized characterized in that a coupling element on the one hand on the differential galvanometer (i) and on the other hand, attached to a lever (7) carrying the hydraulic control element Band (9) is provided.