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Mittelbar wirkender Regler daß der Sollwert mit zunehmender Last abnimmt.
Die Neigung dieser Geraden gegen die Horizontale gilt als Maß für die Ungleichförmigkeit
des Reglers.
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Die Linearität der Sollwertänderung als Funktion der Last erklärt
sich bei den bekannten Reglern aus der Linearität der Charakteristik der Feder.
Daß die Vorspannung dieser Feder in Abhängigkeit von der Last verschieden groß ist,
ändert nichts daran, daP bei allen Lasten, d. h. bei allen Stellungen des Servomotors
die für einen bestimmten Ausschlag des Kraftschaltergliedes notwendige Impulsänderung
immer dieselbe ist, so daß auch'die Empfindlichkeit bei allen Lasten die gleiche
bleibt. Die Linearität der Federcharakteristik bedingt bei großen wie bei kleinen
Federvorspannungen, daß zu ein und demselben Federweg ein und dieselbe Impulsänderung
gehört.
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Das Gleichbleiben der Emfindlichkeit und damit der Ungleichförmigkeit
bei allen Lasten wirkt sich nun bei den bekannten Die Erfindung betrifft einen Regler
mit Servomotor und einem diesen steuernden Kraftschalter, auf dessen bewegliches
Glied in einer Richtung der Regelimpuls und in entbegengesjetzter Richtung eine
Federkraft einwirkt, die in der Mittel- oder Neutralstellung des Gliedes mit dem
Regelimpuls im Gleichgewicht ist. Dabei handelt es sich um einen Regler, der in,
bekannter Weise mit einer die Bewegung des Servomotors und des Kraftschaltergliedes
gegenkoppelnden Rückführung arbeitet.
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Bei den bekannten Reglern dieser Art wirkt sich die vom Servomotor
abgeleitete Rückführung über eine Feder auf das Kraftschalterglied aus, derart,
daß deren Vorspannung in Abhängigkeit von der Bewegung oder der Stellung des Servomotors
verändert wird. Eine Änderung der Vorspannung dieser Feder ist gleichbedeutend mit
einer Sollwertänderung, und zwar verläuft der Sollwert in Abhängigkeit von der Last
nach einer Geraden, die im allgemeinen so geneigt ist,
Reglern im
allgemeinen dahin aus, daß der Regler bei verschiedenen Lasten verschiedene Stabilität
hat. Dies erklärt sich aus der Tatsache, daß jeder Regler eine mehr oder minder
große Eigendämpfung besitzt, die sich erfahrungsgemäß lastabhängig ändert, und zwar
gleichsinnig mit der Last wächst. Die Eigendämpfung ist also bei kleiner Last ring
und bei großer Last unter Uinstä so groß, daß sie an sich nahezu ausreicht, ttr.
die nötige Stabilität zu gewährleisten. jede;#-falls bedarf es bei großen Lasten
nur eines kleinen Zusatzes zur Eigendämpfung, d. h. also einer kleinen Ungleichförmigkeit,
wogegen bei kleinen Lasten die sehr schwache Eigendämpfung beträchtlich durch Vergrößerung
der Ungleichförmigkeit zu verstärken ist, um auch bei kleinen Lasten ausreichend
gegen ein Pendeln geschützt zu sein.
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Aus dieser Aufgabenstellung heraus sollen der Erfindung gemäß durch
die Rückführung zwangsläufig gleichzeitig und gegenläufig die Hebelarme, mit denen
Impuls und Federkraft auf das Kraftschalterglied wirken, in Abhängigkeit von der
Bewegung des Servomotors verändert «-erden. Auf diese Weise -wird erreicht, daß
bei ein und demselben Ausschlag des Kraftschaltergliedes der Federweg nach Maßgabe
der Hebelarmänderung verschieden ist, so daß die Empfindlichkeit eine Funktion der
Last wird. Ändert sich aber die Empfindlichkeit, so verläuft die Ungleichförmigkeit
als Funktion der Last nicht mehr nach einer Geraden, sondern nach einer von dieser
abweichenden Kurve. Demzufolge ist die Neigung dieser Kurve bei verschiedenen Lasten
verschieden, d. h. die Ungleichförmigkeit ändert sich in Abhängigkeit von der Last.
Es ist nun ohne weiteres möglich, diese Ungleichförmigkeitsänderung so zu gestalten,
daß die Ungleichförmigkeit mit «-achsender Last abnimmt und sich damit der lastabhängigen
Änderung der Eigendämpfung derart anpaßt, daß die Gesamtdämpfung des Regler bei
allen Lasten annähernd gleichbleibt.
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Die Hebelarmänderung gemäß der Erfindung läßt sich am einfachsten
mit Hilfe des an sich bekannten und bei Verhältnisreglern üblichen Verhältnisschiebers
verwirklichen, der mit dem Servomotor so zu kuppeln ist, daß er zwangsläufig in
Abhängigkeit von dessen Stellung den Impulshebelarm und den Federhebelarm gleichzeitig
und gegenläufig ändert.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des neuen
Reglers gemäß der Erfindung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i handelt es sich um einen Regler,
der die Aufgabe hat, die Brennstoffzufuhr zu einer Dampfkesselfeuerung so zu steuern,
daß der Dampfdruck bei allen Kesselbelastungen gleichgehalten wird. Aii die Dampfleitung
i ist eine Wellrohrdose = angeschlossen. die auf einen bei 3 schwenkbar gelagerten
zweiarmigen Hebel 4. einwirkt. Dieser trägt einerseits ein Gegengewicht 5 und liegt
andererseits am Strahlrohr 6 an. Der Hebel ist &so ausgebildet und angeordnet,
daß eine fgrch eine Druckänderung in der Leitung 1 @y'eursachte Schwenkbewegung
des Hebels das Strahlrohr aus seiner Mittellage in der einen oder anderen Richtung
bewegt.
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Der vom Strahlrohr 6 gesteuerte Servoinotor 7 greift an einem in eine
Brennstoffleitung (C511eitung) 8 eingebauten Ventil 9 an. Außerdem ist an die Kolbenstange
des Servoinotors ein bei io schwenkbar gelagerter Hebel i i angelenkt, an den ein
Steuernockengestänge i angeschlossen ist. Dieses dient zur Verstellung des Verhältnisschiebers
13, der in bekannter Weise zwischen dein Strahlrohr 6 und einem Gegenhebel 1.1 angeordnet
ist, an dem sich eine Gegenfeder 1.5 abstützt. Im übrigen ist die Anordnung und
die Wirkungsweise die gleiche wie bei dem üblichen Strahlrohrkraftschalter.
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Sinkt der Druck in der Leitung i infolge einer Zunahme der Kesselbelastung,
so überwiegt das vom Gegengewicht ; auf den Hebel d. ausgeübte Drehmoment, so daß
der Hebel d. im Sinne des Uhrzeigerumlaufes verschwenkt und das Strahlrohr 6 entgegengesetzt
der Uhrzeigerbewegung verstellt wird. Der Servomotor; führt infolgedessen einen
nach links gerichteten Hub aus und vergrößert den vom Ventil 9 freigegebenen Querschnitt,
wie es notwendig ist, um trotz des größeren Dampfbedarfes den Druck in der Leitung
i gleichzuhalten. Gleichzeitig mit der Verstellung des Ventils 9 erfährt
der Hebel i i eine Schwenkbewegung im Sinne des Uhrzeigerumlaufes, das Steuernockengestänge
1a wird nach rechts verschoben und der Verhältnisschieber 13 aus seiner (gezeichneten)
Mittelstellung nach dem freien Ende des Gegenhebels 14 hin bewegt. Dadurch wird
der wirksame Hebelarm des Impulses vergrößert und der der Gegenfeder 15 verkleinert.
Dies wirkt sich auf das Kräftespiel am Strahlrohr 6 grundsätzlich in derselben Weise
aus wie eine Verminderung der Vorspannung der Feder T5. Die von dieser ausgeübte
Gegenwirkung nimmt also ab und das Strahlrohr 6 kehrt in seine Mittelstellung zurück.
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In der neuen Stellung des Verhältnisschiebers 13 hat «wegen dieser
Änderung des Federeinflusses der Sollwert abgenommen, ,voraus sich im Hinblick auf
die Lastzunahme (größerer Querschnitt des Ventils 9) die Ungleichförmigkeit ergibt.
Diese
zur Laständerung gegenläufige Abnahme des Sollwertes ist zwar auch bei den bekannten
Reglern vorhanden, bei diesen aber ändert sich, wie eingangs bemerkt, der Sollwert
linear mit der Last. Hier dagegen verläuft die lastabhängige Sollwertänderung nach
einer Kurve, welche bei kleinen Lasten eine stärkere Neigung als bei großen Lasten
hat, so daß in dem erörterten Beispiel die durch die Sollwertänderung bedingte Dämpfung
stärker als bei den .bekannten Reglern abnimmt, ohne wegen der Zunahme der Eigendämpfung
mit der Last, die Stabilität zu gefährden.
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Je weiter der Verhältnisschieber 13 aus der gezeichneten Mittelstellung
heraus aufwärts wandert, desto geringer wird der Einfluß der Feder 15 auf
das Strahlrohr 6. Aus praktisch naheliegenden Gründen kann die Wirkung der Feder
auf das Strahlrohr 6 nicht völlig aufgehoben werden; denn der Schieber kann nicht
bis zur Schwenkachse 611 des Strahlrohres verlagert werden. Es wird also in der
obersten Schieberstellung noch ein Resteinfluß der Feder verbleiben. Soll nun der
Regler auch bei der Belastung Null einwandfrei arbeiten, so kann man so vorgehen,
daß dieser Resteinfluß in das Gegengewicht 5 hineingeeicht und die Anordnung im
übrigen so getroffen wird, daß ein -so geeichtes Gewicht mit dem Solldampfdruck
in der Leitung i in einem Gleichgewicht ist.
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Der Einfluß, den der Verhältnisschieber 13 auf das Kräftegleichgewicht
am Strahlrohr 6 ausübt, ist im Endeffekt der gleiche wie der einer Verlagerung der
Angriffspunkte des Regelimpulses P (vgl. Abb.2) und der Gegenfeder 15 am Strahlrohr
in einander entgegengesetzer Richtung. Dann ergibt sich nämlich gleichfalls eine
gegenläufige Änderung des Federhebelarmes und des Impulshebelarmes. Einer Bewegung
des Verhältnisschiebers 13 aus der in Abb. i gezeigten Mittelstellung in Richtung
auf das Strahlrohraustrittsende entspricht eine Aufwärtsbewegung der Feder 15 (in
Richtung zum Pfeil A hin) und eine gleichzeitige Abwärtsbewegung des Regelimpulses
P (in Richtung zum Pfeil J hin). Der Verhältnisschieber 13 stellt ein besonders
einfaches Mittel dar, mit dem in Abhängigkeit von der Stellung des Servomotors ;#'dieHebelarme
gleichzeitig und gegenläufig geändert werden können.
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Außer der gegenläufigen Hebelarmänderung kann gleichzeitig mit der
Verstellung des Schiebers- 13 auch die Vorspannung der Feder 15 sinngemäß
geändert werden. Ein Beispiel hierfür veranschaulicht Abb. 3. Nach dieser stützt
sich die Feder 1,5 an einem Hebel iia ab, der mit dem Steuernockengestänge i2 gelenkig
verbunden ist, derart, daß bei einer Aufwärtsbewegung des Schiebers 13 die Vorspannung
der Feder 15 vergrößert und bei einer Abwärtsbewegung verkleinert wird.
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Die Erfindung hat nicht unbedingt einen Strahlrohrkraftschalter zur
Voraussetzung. An die Stelle des Strahlrohres könnte z. B. der übliche Steuerschieber
treten. Die Anordnung würde dann etwa so zu treffen sein, wie schematisch in Abb.
4 angedeutet.