-
Einrichtung zur Rückführung des Kraftschalters drucknüttelbetriebener
Regel- und Steuervorrichtungen Die Erfindung betrifft einen Rückführmotor für indirekt
wirkende druckmittelbetriebene Regel- oder Steuervorrichtungen.
-
Die bekannten Rückführmotoren sind wie die üblichen, Servomotoren
mit einem hin. und her arbeitenden Kolben ausgerüstet, dessen Kolbenstange auf den
Kraftschalter rückführend einwirkt.
-
Das in den Rückführmotor eintretende Druckmittelvolumen ist abhängig
von dem vom Servomotor aufzunehmenden Druckmittelvolumen, so daß, um eine genügend
große Rückführbewegung zu gewährleisten, das Volumen des Rückführmotors wegen dieser
Abhängigkeit vom Servomotor beträchtliche Abmessungen erhalten muß. Das ist insbesondere
dann der Fall, wenn, wie bekannt und vorteilhaft, der Rückführmotor in die Steuerleitung
zwischen Kraftschalter und Servomotor eingeschaltet wird. Handelt es sich in diesem
Fall um eine nachgiebige Rückführung, bei welcher der Rückführkolben an seine Mittellage
gefesselt ist, so muß der Rückführmotor größer als der Servomotor, und zwar etwa
doppelt so groß bemessen werden; denn im Falle der nachgiebigen Rückführung ist
es notwendig, daß der Bewegung des Rückführkolbens aus seiner Mittellage in seine
Endlage der volle Hub des Servomotors entspricht.
-
Nun kann man sich, wie bekannt, dadurch zu helfen versuchen, daß der
Rückführkolben mit Ventilen versehen wird, die nach einem bestimmten Hub des Rückführkolbens
geöffnet werden und dem Druckmittel freien Durchtritt durch den Rückführmotor geben.
Von dieser Stellung des Rückführkolbens ab wird dann der Rückführmotor für die Rückführung
unwirksam und die Unabhängigkeit der Abmessungen des Rückführmotors vom Servomotor
nur durch den Nachteil erkauft, daß bei Überschreiten eines bestimmten Druckes im
Rückführmotor auf die Rückführwirkung verzichtet wird. Dies ist häufig
ein
Nachteil, z. B. bei Wasserstandsreglern, bei denen es sich erfahrungsgemäß empfiehlt,
dafür zu sorgen, daß der Rückführimpuls in keiner Weise beschränkt oder begrenzt
wird: Ist der Rückführmotör nicht in die Steue`>= leitung zwischen Kraftschalter
und Serv.-motor geschaltet, so bleibt die Abhängigkeit der Abmessungen immer noch
bis zum gewissen Grade bestehen. Im übrigen muß in solchem Falle der Rückführzylinder
mit zusätzlichen Drosseln ausgerüstet werden, die einen Energieverlust und damit
eine Verminderung des Wirkungsgrades bedeuten.
-
Diese Mängel des bekannten Rückführmotors können der Erfindung gemäß
dadurch beseitigt werden, daß der Rückführmotor als Umlaufmotor ausgebildet, z.
B. als Rückführmotor der bekannte Flügelkolbenmotor verwendet wird. Es braucht dann
der Rückführimpuls in keiner Weise beschränkt oder begrenzt zu werden, und der Rückführmotör
ist dennoch hinsichtlich seiner Abmessungenvöllig unabhängig von dem Hubvolumen
des Servomotors. Ebenso werden zusätzliche i Drosseln überflüssig und damit die
durch diese bedingten Energieverluste vermieden. Bei Einschaltung des Umlaufmotors
in die ummittelbar vom Kraftschalter zum Servomotor führende Steuerleitung - dieser
bekannten Schaltung des Rückführmotors wird im allgemeinen der Vorzug zu geben sein
-kann das Druckmittel den Rückführmotor durchströmen, wird also nicht in zwei Druckmittelsäulen
getrennt, so daß den Motor auch bei sehr kleinen Abmessungen größere Druckmittelmengen
durchströmen können, wie dieses für große Servomotoren ,erforderlich ist. Der Rückführmotor
kann deshalb auch in solchem Falle kleine Abmessungen erhalten und bequem in die
ganze Regelanlage eingebaut, gegebenenfalls sogar mit dem Kraftschalten zu einem
Bauelement vereinigt werden. Dient z. B. das bekannte Strahlrohr als Kraftschalter,
so ist es zweckmäßig, das Strahlrohrverteilerstück und das Umlaufmotorgehäuse als
einteiliges Bauelement auszuführen.
-
Die durch den Umlaufmotor gemäß der Erfindung gegebenen Vorteile lassen
sich auch auf jede nachgiebige Rückführung anwenden, weil auch beim umlaufenden
Rückführmotor für die Nachgiebigkeit seiner Wirkung gesorgt werden kann, indem der
umlaufende Motorteil an die Mittellage gefesselt und mit einer gedrosselten Umlaufleitung
ausgerüstet wird.
-
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Beim dargestellten Beispiel wird ein Flügelkolbenmotor an sich bekannter Bauart
verwendet und in der aus Abb: i ersichtlichen Weise in eine der beiden vom Strahlrohr
i zum Servomotor z führenden Leitungen 3, 4 eingeschaltet sowie in der bei isodromen
Rückführunzen bekannten Weise mit einer Um-
| @11@ufleitung 5 versehen, in die eine Drossel 6 |
| tät,esetzt ist. |
>j#>'An Stelle des geradlinig hin und her arbeitenden Kolbens treten beim Flügelkolbenmotor
mehrere Flügel 7, die in einem Rotor 8 in radialer Richtung gleitbar gehalten werden.
-
Sobald das in üblicher Weise mit einem Druckmittel, z. B. Drucköl,
gespeiste Strahlrohr i unter der Wirkung eines Impulses i seine Mittelstellung verläßt,
also z. B. in Richtung des Pfeiles X ausschlägt, entsteht in der Leitung q. ein
Überdruck, und der Rückführmotor wird in Richtung des Pfeiles Y in Umlauf gesetzt.
Dabei durchströmt das Druckmittel den Motor und gelangt von diesem in den Servomotor
2. Die Drossel 6 wird so eingestellt, daß die durch die Umleitung 5 strömende Druckmittelmenge
unvergleichlich kleiner ist als die durch den Motor strömende Druckmittelmenge.
Auf der Welle des Rotors 8, von dem die Rückführbewegung abgeleitet wird, sitzt
ein Ritzel 9 (Abb, 2), das über ein Zwischengetriebe io, ii auf eine Zahnstange
12 einwirkt, deren Enden zwischen zwei Hebeln 13Q und 13b gehalten werden. Die Hebel
13Q und 13b sind bei 14 z. B, am Gehäuse des Umlaufmotors gelagert und werden von
einer Druckfeder 15 in Anlage an der Zahnstange gehalten. Bei Umlauf des Ritzels
9 im Sinne des Pfeiles Y erfährt die Zahnstange 12 eine Bewegung in Richtung des
Pfeiles 16, so daß der Hebel 13b entgegengesetzt dem Sinne der Uhrzeigerbewegung
ausgeschwenkt und die Feder 15 zusammengedrückt, also stärker gespannt wird; denn
bei dieser Bewegung kann der andere Hebel 13" der Druckkraft der Feder nicht nachgeben,
weil er an einem Anschlag 18 abgeschützt ist. Sinngemäß ist für den Hebel 13b ein
Anschlag 17
vorgesehen, der bei der Bewegung der Zahnstange in Richtung des
Pfeiles r9 zur Wirkung kommt. Die gespannte Feder 15 führt den Hebel 13b und damit
die Zahnstange 12 in die Mittellage, d. h. so lange zurück, bis der Anschlag 17
erreicht ist. Die Rückführbewegung wird auf das Strahlrohr i übertragen, indem die
Zahnstange 12 an einem Rückführhebel2o angelenkt ist, an dem sich die beiKraftrückführungen
üblicheRückführfeder 21 abstützt.
-
Bei dieser Rückführbewegung wird gleichzeitig der Umlaufmotor zurückgedreht.
Dabei wird der Druckunterschied zu beiden Seiten des Motors durch die Umlaufleitung
5 Langsam ausgeglichen.
-
Die Wirkungsweise ist im Zusammenhang betrachtet folgende:
Von
einem Impulsgeber wird das Strahlrohr i in Richtung des Pfeiles X ausgeschwenkt
und durch den Überdruck in der Leitung q. der Umlaufmotor in Richtung des Pfeiles
Y in Umdrehung versetzt und weiter der Servomotorkolben . in Richtung des Pfeiles
Z verschoben und dadurch das zu regelnde Organ verstellt. Durch den Umlauf des Rückführmotors
wird der Rückführhebel 2o entgegengesetzt dem Umlaufsinn des Uhrzeigers verschwenkt
und durch Zusammendrücken der Feder 21 das Strahlrohr i in seine Mittellage zurückgeführt.
Hierbei erfährt die Fesselungsfeder in der geschilderten Weise eine Zusamrnendrückung,
so daß nach Erreichen der Strahlrohrmittellage die in der Feder 15 aufgespeicherte
Energie unter langsamem Abklingen der Rückführbewegung des Hebels 2o die Feder 2i
entspannt und gleichzeitig den Rückführmotor zurückdreht unter Ausgleich der Drücke
durch die Umlaufleitung 5.
-
Soll der Umlaufmotor nicht eine nachgiebige, sondern eine starreRückführwirkung
auf das Strahlrohr i ausüben, so braucht die Drossel 6 in der Umlaufleitung 5 nur
geschlossen zu werden: Die Anlage arbeitet dann so, als ob die Umlaufleitung 5 gar
nicht vorhanden wäre, so daß die den Rotor 8 in der einen oder der anderen Richtung
in Umlaufbewegung bringende.Druckdifferenz sich durch die Umlaufleitung 5 nicht
ausgleichen kann und infolgedessen die für die nachgiebige Rückführung vorgesehene
Feder 15 nicht in der Lage ist, über den Hebel i3tt bzw. 13b und die Zahnstange
12 den Rotor und damit den Rückführhebel2o wieder in die Stellung zu bringen, welche
der Mittel-oder Neutralstellung des Strahlrohres i zugehört.
-
Demgemäß kann durch Einstellung der Drossel 6 der wirksame Durchflußquerschnitt
der Umlaufleitung 5 und -damit die Rückführwirkung in an sich bekannter Weise zur
Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse beliebig verändert werden.
-
Als Umlaufmotor im Sinne der Erfindung kommt nicht nur der bekannte
Flügelkolbenmotor, sondern jeder andere Motor in Betracht, der eine von der Richtung
des Druckmittelstromes abhängige fortlaufendeUmlaufbewegung ausführt. Es könnte
also zum Beispiel an die Stelle des Flügelkolbenmotors ein Motor mit mehreren geradlinig
hin und her arbeitenden Kolben treten, die auf eine gemeinsame Kurbelwelle arbeiten
und sternförmig angeordnet sind. Derartige Motoren sind bekannt und an sich nicht
Gegenstand der Erfindung.
-
Ein solches Ausführungsbeispiel veranschaulicht Abb. 3. Die Kolben
der vier Zylinder A, B, C, D arbeiten auf eine gemeinsame Kurbelwelle, und
zwar doppelt wirkend. Die eine der beiden vom Strahlrohr i kommenden Leitungen 3,
q. (Abb. i) führt zu dem ' Stutzen T des Motorgehäuses, während die andere Leitung
in die vier Kanäle K1, K@, K3, K4 einmündet, die zu den äußeren Enden je eines der
vier Zylinder führen. Diese Kanäle werden jeweils von dem benachbarten Kolben gesteuert.
Jeder der Kolben besitzt ' nämlich eine Querbohrung, die in einer bestimmten Kolbenstellung
die erwähnten Kar näle freigibt, und zwar je nach dem Drehsinn entweder für den
Zufluß des Druckmittels zu dem benachbarten Zylinder oder für den Abfluß aus diesem
Zylinder.
-
In der dargestellten Lage befindet sich der Kolben des Zylinder D
fast am inneren Ende des Arbeitshubes. Bei einer Umlaufrichtung im Sinne des Pfeiles
u wird der Zylinder D
über seinen Kanal K4 noch mit Druckmittel gespeist,
weil der Kolben des vorhergehenden Zylinders C den Kanal K4 freigibt, der, wie gesagt,
zu einer Auffangdüse des Strahlrohres führt. Der Kolben des Zylinders D gibt seinerseits
den Zufluß zu dem Zylinder A frei. Alle inneren Kolbenseiten stehen mit der Öffnung
T in Verbindung, sie sind also unter sich ausgeglichen.
-
Bei der entgegengesetzten Umlaufrichtung im Sinne des Pfeiles v wird
der Kolben des Zylinders D durch das bei T eintretende Druckmittel
von innen nach .außen bewegt. Er ist der einzige Kolben bei dieser Konstellation,
der durch die Bohrung des benachbarten Kolbens im Zylinder C nach außen entlastet
ist. Auf allen anderen Kolben steht beiderseits der volle Druck. Bei einer Drehung
der Kurbelwelle um go° tritt än die Stelle des Zylinders D der Zylinder C und so
fort, so daß sich eine Umlaufbewegung ergibt.