DE699977C

DE699977C - Isodrome-acting control device in which the feedback is carried out by a speed-adjusting piston

Info

Publication number: DE699977C
Application number: DE1937S0129972
Authority: DE
Inventors: August Folgmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-12-09
Filing date: 1937-12-09
Publication date: 1940-12-10

Description

Isodromwirkende Regeleinrichtung, bei welcher die Rückführung durch einen Drehzahlverstellkolben erfolgt - . Die- Erfindung betrifft eine isodrom-Wirkende Regeleinrichtung, bei welcher die Rückführung durch einen Drehzahlverstell-. kolben erfolgt, .dessen Bewegungen durch eine drehzahlabhängige Regelung des Zu- und Ablaufes eines Steuermittels herbeigeführt werden..Isodrome-acting control device in which the return is carried out a speed adjustment piston takes place -. The invention relates to an isodrome agent Control device in which the feedback by a speed adjustment. Pistons takes place, its movements through a speed-dependent control of the inlet and outlet a control means can be brought about ..

Eine solche bekannte Regeleinrichtung ist in Fig. i angedeutet. Bei der dargestellten Anlage ist die zu regelnde Kraftmaschine, im vorliegenden Falle eine Dampfturbine, mit i bezeichnet. Die Kraftmaschine treibt einen Fliehkraftpendelregler z an, der zur Regelung des DampfeinlaBventils 3 dient. Dieses Ventil ist durch einen in einem Zylinder q. eines Hilfsmotors gleitenden Kolben 5 verstellbar. Die Verstellbewegungen des Kolbens 5 werden durch eine Druckflüssigkeit herbeigeführt; -die je nach der Stellung des Steuerschiebers 6 in den unter öder über dem Kolben 5 befindlichen Raum des Zylinders q. gelangt: Der Steuerschieber 6 ist bei 7, der Hilfsmotorkolben 5 bei 8 mit einem Hebel 9 gelenkig verbunden, an welchem bei io eine Stange i i* angdlenkt ist, die ihrerseits bei i z an den Hebel 13 gelenkig angreift. Der Hebel 1,3 ist durch die Reglermuffe 1q. schwenkbar.Such a known control device is indicated in FIG. at of the system shown is the engine to be controlled, in the present case a steam turbine, denoted by i. The engine drives a centrifugal pendulum regulator z, which is used to regulate the steam inlet valve 3. This valve is through a in a cylinder q. an auxiliary motor sliding piston 5 adjustable. The adjustment movements of the piston 5 are brought about by a pressure fluid; -depending on the Position of the control slide 6 in the position below or above the piston 5 Space of the cylinder q. arrives: The control slide 6 is at 7, the auxiliary engine piston 5 at 8 articulated to a lever 9, on which at io a rod i i * is articulated, which in turn engages the lever 13 in an articulated manner at i z. The lever 1.3 is through the regulator sleeve 1q. pivotable.

Denkt man sich den Punkt 15 zunächst fest; so arbeitet -die Regeleinrichtung . wie folgt: Steigt die Belastung der Kraftmaschine i an und sinkt die Drehzahl damit ab, so senkt sich die Muffe 1q. und dreht sich der Hebel 13 um den Punkt 15. Der Punkt 12 und damit auch die Punkte to und 7 bewegen sich abwärts, wobei der Drehpunkt des Hebels g bei 8 liegt. Hierdurch wird der Steuerschieber 6 abwärts bewegt, so daß irgendein Steuermittel, etwa Preßöl, unter den Kolben 5 gelangt, während das über dem Kolben 5 befindliche Steuermittel abströmen kann. Die Folge ist, , daß sich der Kolben 5 aufwärts zu bewegen beginnt und damit das Ventil 3 weiter öffnet. Durch das Aufwärtswandern des Kolbens 5 wird zugleich der Punkt 8 nach oben verlegt, wobei sich der Hebel 9 um den Punkt io dreht. Hierdurch wird der Steuerschieber 6 schließlich wieder in die ursprüngliche Decklage zurückgeführt, wodurch der Kolben 5 zum Stillstand kommt.If one thinks of point 15 first of all; this is how the control system works . as follows: The load on the prime mover increases i on and goes down If the speed decreases, the sleeve 1q lowers. and the lever 13 turns around the point 15. The point 12 and thus also the points to and 7 move downwards, the pivot point of lever g being 8. This becomes the control spool 6 moved downwards so that some control means, such as press oil, under the piston 5 arrives, while the control means located above the piston 5 can flow out. The result is that the piston 5 begins to move upwards and thus that Valve 3 continues to open. By the upward migration of the piston 5 is at the same time Point 8 moved upwards, the lever 9 rotating around point io. Through this the spool 6 is finally returned to the original top layer, whereby the piston 5 comes to a standstill.

Die bisher beschriebene Einrichtung arbeitet statisch, d. h. mit bleibender Ungleichförmigkeit. Ist das Regelgleichgewicht bei der neuen, weiter geöffneten Stellung des Ventils 3 wiederhergestellt, nimmt also der Steuerschieber 6 wieder die gezeichnete Decklage ein, so liegt der Punkt z o, da der Kolben 5 und damit auch der Punkt 8 nach oben gewandert sind, jetzt tiefer als vor dem Regelspiel. Damit liegt auch der Punkt 12 tiefer als vorher, d. h, der Hebel 13 nimmt nach beendigtem Regelspiel eine Schräglage ein, so daß -die Reglermuffe r ¢ bei einer Stellung zur Ruhe kommt, die tiefer liegt als vordem. Die tiefere Lage der Reglermuffe 1q. ist aber gleichbedeutend mit einer Herabsetzung der Drehzahl. Die Regeleinrichtung, soweit sie bisher betrachtet wurdet arbeitet demnach so, daß die Drehzahl mit der Wiederherstellung des Regelgleichgewichtes nach einer Belastungszunahme tiefer bzw.; umgekehrt, nach einer Belastungsabnahme .höher liegt.The device described so far works statically, ie with permanent irregularity. If the control equilibrium is restored in the new, more open position of the valve 3, so the control slide 6 again assumes the top position shown, the point zo, since the piston 5 and thus also the point 8 have moved upwards, is now lower than before the rule game. This means that point 12 is also lower than before, i.e. h, the lever 1 3 takes After completion of rule match an inclined position a, so that -the governor sleeve ¢ r comes at a position of rest, which is lower than before. The lower position of the regulator sleeve 1q. but is synonymous with reducing the speed. The control device, as far as it has been considered so far, works in such a way that the speed decreases or decreases with the restoration of the control equilibrium after an increase in load; vice versa, after a decrease in load. is higher.

Der Beseitigung dieser bleibenden Ungleichförmigkeit; also, der Herbeiführung einer Isodromregelung, dienen die bisher noch nicht betrachteten Teile der in Fig. i dargestellten Regeleinrichtung. Wie die Fig. i zeigt, ist der Hebel i 3 bei -15 an die Kolbenstange eines in einem Zylinder 16 bewegbaren Kolbens i 7 angelenkt. Der Kolben i 7 kann nun durch eine Preßflüssigkeit auf oder ab bewegt Werden, deren Zu- und Ablauf durch einen Schieber 1ß gesteuert wird, der die gleichen Bewegungen- ausführt wie die Muffe 1q.. Die zuletzt bezeichneten Teile der Regel= einrichtung wirken gewissermaßen wie eine Drehzahlverstelleinrichtung, die so arbeitet, daß die Muffe 1q. mit Beendigung eines jeden Regelspieles wieder in die Ausgangslage zurückgeführt wird, so daß mit dem jedesmaligen Wiedereintreten des Regelgleichgewichtes auch immer die Ausgangsdrehzahl ll genau wiederhergestellt wird. Nach den vorangegangenen Darlegungen muß also der Kolben 17 im Augenblick der Wiederherstellung des Regelgleichgewichtes nach ,einer Belastungserhöhung der Kraftmaschine' so weit nach oben gewandert sein, daß der Absenkung des Punktes 12 eine Hebung des Punktes 15 gegenübersteht, die so groß ist, daß die Muffe 1q. hierdurch wieder die unveränderte Ausgangslage einnimmt. Die Aufwärtsbewegung' des Kolbens 17 und damit des Punktes 15 wird dadurch herbeigeführt daß, wenn bei einer Belastung der- Kraftmaschine die Drehzahl sinkt und die Muffe 14 abwärts wandert, auch der Steuerschieber 18 nach unten gezogen wird; so daß über diesen Schieberund die Leitung i9 Druckflüssigkeit unter den Kolben 17 gelangt,. wobei die aus dem Raum oberhalb des Kolbens 17 verdrängte Flüssigkeit durch die Leitung 2o abströmt.The elimination of this permanent irregularity; the parts of the control device shown in FIG. 1, which have not yet been considered, serve to bring about isodrome control. As FIG. I shows, the lever i 3 is articulated at -15 to the piston rod of a piston i 7 which can be moved in a cylinder 16. The piston i 7 can now be moved up or down by a pressing fluid, the inflow and outflow of which is controlled by a slide 1ß, which executes the same movements as the sleeve 1q .. The last named parts of the control device act as it were a speed adjustment device that works so that the sleeve 1q. is returned to the starting position at the end of each control cycle, so that the output speed ll is always exactly restored with each re-entry of the control equilibrium. According to the preceding explanations, the piston 17 must have moved so far upwards at the moment of the re-establishment of the control equilibrium after an increase in the load on the engine that the lowering of point 12 is offset by an elevation of point 15 which is so large that the sleeve 1q. thereby resumes the unchanged starting position. The upward movement of the piston 17 and thus of the point 15 is brought about by the fact that, when the engine is under load, the speed decreases and the sleeve 14 moves downwards, the control slide 18 is also pulled downwards; so that the line passes through this slider and i9 pressure liquid under the piston 17. wherein the displaced from the space above the piston 17 liquid flows through the line 2o.

Voraussetzung dafür, daß die Isodromregelung bei Verwendung @ der beschriebenen Regeleinrichtung einwandfrei gewährleistet ist, ist nun, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Rückführkolbens 17 in jedem Falle eine solche ist, daß der Punkt 15 mit dem Wiedereintreten des Regelgleichgewichtes auch tatsächlich gerade um ein solches Maß nach oben oder unten verlegt worden ist,. daß die-Reglermuffe r q. zu diesem Zeitpunkt immer wieder die Ausgangsstellung einnimmt. Die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens 17 muß also in ganz bestimmter Weise auf die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Regelvorgänge bei dem übrigen Teil der Anlage abspielen; abgestimmt sein. Hierin liegt im besonderen noch die Forderung eingeschlossen, daß die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens 17 bei jeder Stellung des Steuerschiebers 18 eine eindeutige Funktion der Relativlage dieses Schiebers zu den Steuerquerschnitten sein muß.The prerequisite for the isodrome control is properly guaranteed when using the control device described is that the speed of movement of the feedback piston 17 is such that point 1 5 with the re-establishment of the control equilibrium is actually just such an amount has been laid above or below. that the regulator sleeve r q. at this point in time again and again assumes the starting position. The adjustment speed of the piston 17 must therefore in a very specific way to the speed at which the control processes take place in the rest of the system; be coordinated. This also includes the requirement that the adjustment speed of the piston 17 in each position of the control slide 1 8 must be a clear function of the position of this slide relative to the control cross-sections.

Die Erfüllung dieser Forderungen stößt vor allem bei kleinen Maschinenanlagen auf Schwierigkeiten, da man hierbei, um einer Gefahr der Verstopfung,der Steuerkanäle infolge irgendwelcher Verschmutzung des Steuermittels aus dem Wege . zu gehen, die Abmessungen des Steuerschiebers und der Steuerquerschnitte größer halten muß, als es mit Rücksicht auf die Abstimmung der Regelgeschwindigkeiten geboten ist.The fulfillment of these requirements occurs especially with small machine systems Difficulties, as you do this in order to avoid the risk of clogging the control ducts as a result of any pollution of the control means out of the way. to go that The dimensions of the control spool and the control cross-sections must be larger than it is necessary with regard to the coordination of the control speeds.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie besteht darin, daß jede der beiden Seiten des Verstellkdlbens durch eine Pumpe mit gegendruckunabhängiger; drehzahlproportionaler Liefermenge beaufschlägt ist und die beiden Pumpen druckseitig je ein regelbares überlauforgan aufweisen, die in der Weise gemeinsam gesteuert werden, daß sich ihre Querschnitte bei Drehzahländerungen in entgegengesetztem - Sinne ändern. Die Verwendung einer solchen Einrichtung bietet gegenüber der eines Steuerschiebers, wie er in Fig. i .dargestellt ist (Steuerschieber 18); den Vorteil, daß das Steuermittel .an den Steuerkanten der Überlauforgane ständig fließt, so daß ein Zusetzen der Steuerquerschnitte durch irgendwelche Verunreinigungen ausgeschlossen ist; zumal durch die Art der verwendeten Steuermittelförderpumpen die Gewähr dafür gegeben ist, daß etwaige Verunreinigungen zwangsweise durch die Steuerquerschnitte hindurchgespült werden. Es steht infolgedessen auch nichts im Wege, die Steuerquerschnitte in jedem Falle ohne Bedenken so klein zu bemessen, wie es für die Abstimmung der Regelgeschwindigkeitenerforderlichist. S'chliel3-lich kann in weiterer Ausbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung der Ü'berlaufquerschnitt wenigstens des einen der übezlauforgane für sich von Hand aus veränderbar sein.- ' In welchem Sinne die Möglichkeit einer Veränderung des einen überlaufquerschnittes gegenüber dem anderen geschaffen wird, ist an sich belanglos, da die Vergrößerung des einen Querschnittes relativ dasselbe ist wie die Verkleinerung des anderen. Das, worauf es ankommt, ist in jedem Falle eine Veränderung des Verhältnisses der beiden überlaufquerschnitte zueinander. Dieses Verhältnis einstellen zu können, ist für die Abstimmung der Regelgeschwindigkeiten, insbesondere für die Einregelung der Geschwindigkeit, mit welcher sich die Rückführung vollzieht, von Wichtigkeit. Auf welche Weise man eine Möglichkeit schafft, den einen oder anderen der beiden überlaufquerschnitte zusätzlich von Hand aus zu verändern, ist ohne ausschlaggebende Bedeutung. Hierfür liegen ohne weiteres verschiedene Möglichkeiten auf der Hand. So kann man beispielsweise an der überlaufstelle, deren Querschnitt verändert werden soll, einen zusätzlichen Abdeckschieber, beispielsweise in Hülsenform o. dgl., vorsehen. Diese Ausbildung der regelbaren Überlaufstelle ist nicht Gegenstand der Erfindung. ` Wie die gemäß der Erfindung an die Stelle des in Fig. i dargestellten Steuerschiebers 18 zu setzende Einrichtung beispielsweise ausgeführt sein kann, ist in - Fig. 2 angedeutet.This is where the invention comes in. It consists in each of the two Sides of the adjusting piston by a pump with counterpressure independent; speed proportional The delivery quantity is applied and the two pumps each have an adjustable one on the pressure side have overflow organ, which are controlled together in such a way that their Cross-sections for speed changes in opposite directions - senses change. The use of such a device offers, compared to that of a control slide, as shown in Fig. i (control slide 18); the advantage that the control means .At the control edges of the overflow organs constantly flowing, so that a clogging of the Control cross-sections due to any impurities are excluded; especially This is guaranteed by the type of control medium feed pumps used is that any impurities forcibly flushed through the control cross-sections will. As a result, nothing stands in the way, the control cross-sections in each The trap can be dimensioned as small as is necessary for the coordination of the control speeds without hesitation. Finally, in a further embodiment of the control device designed according to the invention the overflow cross-section of at least one of the overflow organs by hand from being changeable.- 'In what sense the possibility of changing the an overflow cross-section is created opposite the other is in itself irrelevant, since the enlargement of one cross-section is relatively the same as the reduction of the other. In any case, what matters is a change in the ratio of the two overflow cross-sections to each other. To be able to adjust this ratio, is for the coordination of the control speeds, especially for the adjustment the speed with which the return takes place is of importance. In which way one creates an opportunity, one or the other of the two Changing overflow cross-sections by hand is not a decisive factor Meaning. Various options are readily available for this. For example, the cross-section of the overflow point can be changed is to provide an additional cover slide, for example in the form of a sleeve or the like. This design of the controllable overflow point is not the subject of the invention. `Like that according to the invention in place of the control slide shown in Fig. I 18 device to be set can be implemented, for example, is shown in FIG. 2 indicated.

In beiden Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die zu dem Zylinder 16 der Rückführungsvorrichtung führenden Leitungen i9 und 2o sind bei der Anordnung nach Fig.2 an die Druckräume 21 bzw. 22 zweier Zahnradpumpen angeschlossen, die von den Zahnrädern 23, 24 und- 25 gebildet werden. Das Zahnrad 24 wird mit Hilfe der- beiden Zahnräder-26 -und -27 von der gleichen -Welle 28 aus angetrieben,. -auf welcher- auch der Fliehkraftregler 2 sitzt. 'Der Druckraum 2-i steht durch eine Bohrung 29 Tnit einem- Raum 3ö, der Druckraum 22 durch eine Bohrung 3 i mit einem Raum 3.2 in Verbindung. Die beiden Räume 30 und 32 können je ;nach der Stellung der Schiebertraverse 33 mehr oder weniger nach außen hin verschlossen oder geöffnet werden, und zwar ist die Anordnung eine solche, daß sich, wenn die überströmöffnung 34 durch Heben der Schiebertraverse 33 weiter geöffnet wird, der überströmquerschnitt 3 5 weiter schließt, und umgekehrt. Die Aufundabbewegungen der Schiebertraverse 33 werden mit Hilfe des Stiftes 36 und. des Anschlages 37 von der Reglermuffe i¢ abgeleitet. Der Stift 36 ist an seinem oberen Ende schraubspindelartig ausgebildet, so daß die Höhenlage der Schiebertraverse 33 mit Hilfe des Handrades 38 zusätzlich einstellbar ist. j Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung bedarf nach dem Vorangegangenen kaum noch einer näheren Erläuterung. Senkt sich die Reglermuffe 14 infolge einer Belastung der Kraftmaschine" i und einer damit verbundenen Drehzahlverminderung, so senkt sich auch die Schiebertraverse 33, wodurch der überströmquerschnitt 34 weiter geschlossen und gleichzeitig der ßberströmquerschnitt 35 weiter geöffnet wird. Hierdurch wächst der Druck in der Leitung i'9 und treibt den Kolben 17 (Fig. i) aufwärts. Hierbei strömt das von dem Kolben 17 aus dem Raum oberhalb des Kolbens verdrängte Steuermittel über die Leitung 20 und den Steuerquerschnitt 35 ab. Das Umgekehrte spielt sich sinngemäß ab, wenn die Drehzahl steigt und sich die Reglermuffe 14. und fe Schiebertraverse 33 über die Normallage heben. Welche Regelwirkungen durch die Auf- bzw. Abwärtsbewegungen' des Rückführkolbens 17 ausgelöst werden, ist bereits an früherer Stelle ausführlich dargelegt, so daß sich weitere Erläuterungen hierüber erübrigen.In both figures, the same parts are provided with the same reference numerals. The lines i9 and 2o leading to the cylinder 16 of the return device are connected in the arrangement according to FIG. The gear wheel 24 is driven by the same shaft 28 with the aid of the two gear wheels 26 and 27. -on which- also the governor 2 is seated. The pressure space 2-i is connected to a space 3ö through a bore 29, and the pressure space 22 through a bore 3i to a space 3.2. The two spaces 30 and 32 can, depending on the position of the slide traverse 33, be more or less closed or opened to the outside, namely the arrangement is such that when the overflow opening 34 is opened further by lifting the slide traverse 33, the overflow cross-section 3 5 closes further, and vice versa. The up and down movements of the slide traverse 33 are with the help of the pin 36 and. of the stop 37 derived from the regulator sleeve i ¢. The pin 36 is designed like a screw spindle at its upper end, so that the height of the slide traverse 33 can also be adjusted with the aid of the handwheel 38. The mode of operation of the device shown in FIG. 2 hardly needs any further explanation after the preceding. If the regulator sleeve 14 lowers as a result of a load on the engine "i and an associated reduction in speed, the slide cross-member 33 also lowers, whereby the overflow cross-section 34 is further closed and at the same time the overflow cross-section 35 is opened further. This increases the pressure in the line i ' 9 and drives the piston 17 (FIG. I) upwards. Here, the control means displaced by the piston 17 from the space above the piston flows via the line 20 and the control cross-section 35. The reverse happens analogously when the speed increases and the regulator sleeve 14 and the slide traverse 33 rise above the normal position. The control effects triggered by the upward and downward movements of the return piston 17 have already been explained in detail earlier, so that further explanations are superfluous.

Die Räder 26 und 27 werden zweckmäßig, was aber nicht Gegenstand der Erfindung ist, auswechselbar angebracht, so daß das Übersetzungsverhältnis auf . diese Weise verändert und jederzeit auf einen günstigsten Wert gebracht werden kann.The wheels 26 and 27 are useful, but this is not the subject of the Invention is mounted interchangeably, so that the gear ratio on. can be changed in this way and brought to a favorable value at any time.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Isodrome-acting control device in which the feedback 'takes place through a speed adjusting piston, the movements of which are carried out by brought about a speed-dependent regulation of the inflow and outflow of a control means become, through it marked that each of the two sides of the Adjusting piston (i7); a pump (23,24 and 24,25) with backpressure independent, speed-proportional delivery quantity is applied and the pumps on the pressure side each have a regular Überläüforganes (34, 35), which -in this way controlled jointly be that 'their cross-sections at speed changes in opposite Change senses.

2. Device according to claim i, characterized in that the overflow cross-section at least one of the overflow organs (34, 35) for itself 'additionally by hand is changeable.