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Nachgiebige Rückführung Die Erfindung betrifft solche Regler mit Hilfsmotor,
bei :denen zwischen. Kraftschalter und Hilfsmotor eine nachgiebige Rückführung eingeschaltet
ist, welche bei Bewegungen :des Hilfsmotors Federkräfte auf den Kraftschalter ausübt.
Es. ist bekannt, in :diese Verbindung eine Abschlupfeinrichtung so einzubauen, daß
die Federkräfte sich nach jedem Regelvorgang allmählich wieder verkleinern und schließlich
.ganz verschwinden. Die so gebauten Regler stellen, auf die Dauer gesehen, zu jeder
Stellung des Hilfsmotors ein und denselben Wert der zu regelnden Größe ein. Sie
lassen nur vorübergehende Abweichungen zu und gleichen diese nach jedem Vorgang
allmählich wieder aus.
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Unter der Voraussetzung, daß der Hilfsmotor so kräftig bemessen und
mit genügen-.dem Kraftmittelzufluß versehen ist, daß ier -den schnellsten Änderungen
der zu regelnden Größe zu folgen. vermag, ist die Größe der vorübergehenden Abweichungen
nur davon abhängig, welche Härte :die in die Rückführung eingebaute Federanordnung
hat. Die obige Voraussetzung läßt sich in manchen Fällen vollkommen jerfüllen, und
in diesen Fällen könnten :die vorübergehenden Abweichungen :dadurch verkleinert
werden, daß, die Federanordnung weicher ausgeführt würde. Die Härte der Tederanardnung
bildet aber anderseits: die Dämpfung in dem Regelungssystem; :eine Verringerung
der Härte führt daher bald zu dauernden kleinen Pendelungen und ist somit unzulässig.
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Um trotzdem mit weicheren Federn auszukommen, wurden bereits Anordnungen
mit zwei gegeneinander wirkenden Federn ausgeführt, welche mit kleiner Vo:rspannung
so eingebaut sind, daß, bei kleinen Bewegungen die Summe :der Härten beider Federn
zusammen. zur Wirkung kommt und die Neigung des Systems zu kleinen Pendelun:gen
dämpft.
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In Fig. i ist diese bekannte Anordnung in einem schematischen Schnitt
dargestellt. Fig. 2 und 3 zeigen zwei Federdiagramme, welche sich auf die bekannte
Anordnung nach Fig. i beziehen.
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Die Fig. q. bis. 7 stellen :die neuen Federdiagramme nach der Erfindung
dar, und in den Fig. 8 bis i o ist ein Regler mit erfindungsgemäßer Rückführung
in drei vers,chiedenen Stellungen dargestellt.
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Das Fliehkraftpendel i und der Steuerschieber 2 bilden den Kraftschalter
für den Hilfsmotor 3, welcher mit der Stange q. die Treibmittelzufuhr zu der nicht
dargestellten Kraftmaschine
steuert. Der höchsten Lage der Stange
4 entspricht .die größte Leistung der Kraftmaschine. Der Zylinder 5 bewegt sich
mit der Stange ¢, ist mit Öl gefüllt und nimmt bei seinen Bewegungen den Rückführkolben
6 durch Flüssigkeitsdruck mit.
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Bei der bekannten Anordnung nach Fig. i ist die Stange 7 im Rückführkolben
6 dichtend, aber leicht beweglich geführt. Die beiden Federn 8 und 9 sind mit einer
kleinen Vorspannung eingebaut, so daß sich bei kleinen Bewegungen der Stange 4 die
Härten der beiden Federn summieren.
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Es wurde für alle Federdiagramme von Fig. 2 bis 7 gleichmäßig angenommen,
daß zur Vermeidung von kleinen Pendelungen ein Rückführweg von -@- 3 mm möglichst
steif durchfahren werden soll, d. h. daß über einen Weg von 3 mm der Stange 4 der
Kraftanstieg der Federanordnung möglichst groß sein soll. Weiter wurde ebenfalls
für alle Federdiagramme gleichmäßig angenommen, daß bei einer Laständerung der Kraftmaschine,
welche einem Weg der Stange 4 von -f - 30 mm entspricht, die vorübergehende-
Abweichung von Sollwert der zu regelnden Größe möglichst klein gehalten werden soll.
Dieses bedeutet, daß bei 3o mm Weg der Rückführung die Federkraft möglichst klein
sein soll.
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Bei der bekannten Anordnung nach Fig. i wird bei größeren Bewegungen
des Hilfsmotor s in der einen oder anderen Richtung jeweils eine der beiden Federn
8 oder 9 spannungslos, so daß die andere allein weiterwirkt. Das dieser Anordnung
entsprechende Diagramm Fig. 2 zeigt beispielsweise, daß bei Bewegungen um 3 mm eine
Federkraft von 0,545 kg erreicht wird, wenn bei Bewegungen um 3o mm eine Federkraft
von 3 kg zugelassen wird.
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Das Diagramm Fig. 3, welches sich ebenfalls auf die bekannte Anordnung
n.a:ch Fig. i bezieht, zeigt, daß sich die Federkraft bei 3 mm Weg auf
0,3 kg vermindert hat. weil hier etwas weichere Federn angewendet sind, die
bei 3 0 mm Weg eine Kraft von nur i,65 kg ergeben.
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Die Verringerung de>> vorübergehenden Abweichungen bei größeren Bewegungen
hat somit bei dieser bekannten Anordnung zwangsläufig auch eine entsprechende Verringerung
der Federkräfte bei kleinen Bewegungen zur Folge, es wird also zwangsläufig die
Dämpfung des. Systems in einem bestimmten Maße verschlechtert, wenn die vorübergehenden
Abweichungen verkleinert werden.
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Nach der Erfindung werden diese Verhältnisse dadurch verbessert, daß
die Federanordnung aus einer harten Feder ohne Vorspa:nnung und einer weichen Feder
mit kleiner Vorspannung so zusammengesetzt wird, d.aß bei kleinen Bewegungen nur
die harte Feder wirkt, dagegen bei großen Be-,vegungen beide Federn hintereinandergeschaltet
wirken.
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'K.°'Die Fig. 8 bis io zeigen eine beispiels-@`üeise Ausführung des
Erfindungsgedankens, @itiid zwar bezieht sich das Beispiel ebenso 'wie Fig. i auf
die Drehzahlregelung einer Kraftmaschine.
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In Fig. 8 ist die Regelung im Beharrungszustand und bei einer mittleren
Lage des Hilfsmotorkolbensdargestellt (entsprechend Fig. i).
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Fig.9 zeigt dieselbe Einrichtung unmittelbar nach einem Öffnungsvorgang,
bei welchem der Kraftkolben in eine höhere Lage gegangen ist.
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Fig. io zeigt die Einrichtung unmittelbar nach einem Schließvorgang,
wobei der Kraftkolben in seiner tiefsten Lage steht.
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Mit i o isst die harte und mit i i die weiche Feder bezeichnet, welch
letztere nach Fig.8 nach oben und unten an je einem Anschlag im Rückführkolben 6
anliegt; so daß die Kraftübertragung nur durch die Feder i o erfolgen kann. Es wird
hierdurch, solange die Bewegungen 11-fein sind, nur die Feder io gespannt. Bei größeren
Bewegungen dagegen «wird auch die Feder i i unter Abheben von dem oberen oder unteren
Anschlag weiter gespannt, d. h. über das Maß der Einbauvors:pannung hinaus belastet.
Solche Stellungen sind in den beiden Fig.9 und io dargestellt. Da im Boden des Rückführkolhens
6 die Schlupfbohrung 12 unter dem von den Federn ausgeübten Druck eine kleine Ölmenge
durchtreten läß.t, verringern sich allmählich die Spannungen der beiden Federn wieder,
so daß nach einer gewissen Zeit immer wieder der in Fig. 8 dargestellte Zustand
eintritt, bei welchem die Feder io entspannt ist und die Feder i i mit einer kleinen
Vörspannung gegen die beiden Anschläge drückt.
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Die Diagramme Fig. 4 bis 7 zeigen die Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen
An-Ordnung. Bei Fig. 4 und 5 wurde angenommen, daß, genau wie bei Fig. 2 die Federkraft
bei 30 mm Weg 3 kg betragen soll. Gegenüber Fig. 2 ergeben nun aber die wesentlich
härteren Federn i o die in Fig. 4 und 5 bedeutend größeren Federkräfte bei 3 mm
Weg. In Fig. 4 beträgt diese Kraft i,o kg und in Fig. 5 sogar i;84 kg. Durch die
erfindungsgemäße Anordnung ist somit Birne beträchtliche Verbesserung der Dämpfung
kleiner Schwingungen erreicht, ohne die vorübergehenden Abweichungen bei größeren
Bewegungen zu vergrößern.
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Bei den Diagrammen Fig. 6 und 7 wurde. umgekehrt wie bei Fig. 4 und
5, angenommen, daß die Dämpfung kleiner Schwingungen, wie sie bei der bekannten.
Anordnung in
dem Diagramm Fig.3 bereits :erreicht worden ist, für
den Betrieb genüge. Die erfindungsgemäß:: Anordnung ergibt unter dieser Annahme
eine Verkleinerung der Federkräfte bei großen Bewegungen, vermindert also, die vorübergehenden
Abweichungen:, ohne die Dämpfung zu verschlechtern. Gegenüber de2 Federkraft von
1,65 kg in Fig. 3 erreicht man, nach Fig. 6 r, i z kg und nach Fig. 7 mit noch weicherer
Feder i i sogar .den sehr kleinen Wert von 0,468 kg, und zwar mit derselben Dämpfungskraft
von 0,3 kg bei 3 mm Weg wie bei Fig.3.
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Durch die Erfindung kann somit gegenübler ;der bekannten Anordnung
mit gegeneinanderwirkenden Federn wahlweisse entweder bei gleichbleibenden vorübergehenden
Abweichungen die Dämpfung verbessert oder es können bei gleichbleibender Dämpfung
die vorübergehenden Abweichungen verkleinert werden. Die Federhärten können unter
Umständen auch so gewählt werden, daß gegenüber der bekannten Anordnung sowohl die
Dämpfung besser als auch ,die vorübergehende Abweichung kleiner ist; es sind zu
diesem Zweck Federn zu wählen, deren Diagramme zwischen den Fig. ¢ und 5 deinerseits
und 6 und 7 anderseits. liegen.