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Elektrisch gesteuerter hydraulischer Servomotor Drehstromkommutatormaschinen
mit Nebenschluß-oder Reihenschlußverhalten werden bekanntlich durch Bürstenverschiebung
geregelt. Zur Betätigung der Bürstenbrücke werden sogenannte Verstellgeräte verwendet,
die im wesentlichen aus einem kleinen schnell laufenden Motor bestehen, der über
Getriebe die Bürstenbrücke antreibt. Der Motor selbst wird über Schütze und Druckknopfschalter
ferngesteuert. Durch Kontakte, die in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Bürstenweg
selbsttätig betätigt werden, wird z. B. dafür gesorgt, daß nach Erreichen der Endstellungen
der Verstellmotor abgeschaltet wird, daß nach Abschalten des Kommutatormotors die
Bürstenbrücke selbsttätig in die Anfahrstellung zurückläuft und gegebenenfalls andere
Sicherheitsschaltungen durchgeführt werden. .
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Gegenstand der Erfindung ist eine Verstellvorrichtung, die mit einem
elektrisch gesteuerten hydraulisehen Servomotor arbeitet, also einen elektrischen
Verstellmotor entbehrlich macht. Gemäß der Erfindung wird der Steuerkolben des Servomotors
durch ein Waagebalkenrelais aus der Nullstellung in einem oder anderen Sinn betätigt
und der Steuerkolben wird nach Aufhören des Betätigungsbefehls mit dem Arbeitskolben
mechanisch gekuppelt, um ein Verbleiben des Arbeitskolbens in der jeweils erreichten
Sollage zu gewährleisten. Wird also eine der beiden Relaisspulen des Waagebalkenrelais,
das normalerweise, z. B. mit Hilfe einer Feder in der Nullstellung gehalten wird,
an Spannung gelegt, so bewegt sich der Steuerkolben aus der Nullstellung nach der
einen oder anderen Seite und entsprechend folgt auch der Arbeitskolben, solange
der Steuerbefehl anhält. Nach Aufhören des Steuerbefehls wird der Steuerkolben mit
dem Arbeitskolben z. B. über eine magnetische Kupplung gekuppelt. Diese erfolgt
in der Weise, daß
eine zufällige Bewegung des Arbeitskolbens in
einem Sinn den Steuerkolben mitnimmt und durch ihn einen Impuls auf den Arbeitskolben
im entgegengesetzten Sinn ausüben läßt. Der Arbeitskolben wird auf diese Weise daher
immer bestrebt sein, die einmal erreichte Sollstellung beizubehalten, so daß unbeabsichtigte
Abweichungen des Steuerkolbens von der Nullstellung oder Bewegungen des Arbeitskolbens
immer wieder rückgängig gemacht werden.
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Durch die Anwendung des elektrisch gesteuerten hydraulischen Servomotors
hat man auch die Möglichkeit, in einfacher Weise verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten
einzustellen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß in die Zuleitung zu
der Arbeitsflüssigkeit ein Drosselventil eingebaut wird, das die Flüssigkeit mehr
oder weniger drosselt. Das Drosselventil wird zweckmäßig elektromagnetisch betätigt.
Die Betätigung kann dadurch in einfacher Weise den Steuerbefehlen für Höher- oder
Tief erregeln zugeordnet werden. Mit den bisher üblichen elektromotorischen Verstellvorrichtungen
mit dem unveränderlichen Zahnrad- und Schneckengetriebe war diese Forderung nicht
zu erfüllen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit i ist ein läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor bezeichnet, der über ein
Schaltschütz 3 von einem Drehstromnetz 2 gespeist wird. Die Bürstenbrücke des Motors
wird durch einen Servomotor 4 mit dem Arbeitskolben 5 und dem Steuerkolben 6 betätigt.
Die Arbeitsflüssigkeit wird durch die Pumpe 7 gefördert, die von einem Motor 8 angetrieben
wird. Der Steuerkolben 6 wird durch das Waagebalkenrelais 9 betätigt, das zwei Spulen
io und ii besitzt. Wird die Spule io an Spannung gelegt, so wird der Steuerkolben
nach oben bewegt. Die Arbeitsflüssigkeit treibt den Arbeitskolben nach unten und
die Bürstenbrücke wird, z. B. im Sinn einer Tieferregelung der Drehzahl, verstellt.
Wird die Spule io abgeschaltet, so sucht der Steuerkolben unter der Wirkung der
Feder 12 wieder seine Nullstellung einzunehmen. Da jedoch keine volle Gewähr besteht,
daß er diese auch tatsächlich erreicht und beibehält, ist noch die magnetische Kupplung
13 vorgesehen. Wenn' die Spule io stromlos wird, so wird die Kupplung 13 erregt,
die Steuerkolben und Arbeitskolben mechanisch miteinander kuppelt. Dadurch wird
erreicht, daß bei jeder unbeabsichtigten Abweichung des Steuerkolbens von der Nullstellung
der Arbeitskolben von der Flüssigkeit so verstellt wird, daß der Steuerkolben von
dem Arbeitskolben wieder in die Nullstellung mitgenommen wird. Bei einer zufälligen
Bewegung des Arbeitskolbens aus seiner Sollstellung heraus wird ebenfalls durch
den dann mitgenommenen Steuerkolben ein solcher Impuls auf den Arbeitskolben ausgeübt,
daß er wieder in die Sollstellung zurückgeht. Wird also beispielsweise nach Aufhören
des Steuerbefehls der Arbeitskolben nach oben bewegt, so nimmt er den Steuerkolben
nach oben mit. Die Folge davon ist, daß die Arbeitsflüssigkeit den Arbeitskolben
wieder nach unten zurück in die Sollstellung führt.
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In der Zuleitung von der Pumpe 7 zum Steuerkolben 6 befindet sich
ein Drosselventil 14, das von einem Relais 15 elektromagnetisch verstellt wird.
Je nach dem Grad der Drosselung erfolgt die Bewegung des Arbeitskolbens schneller
oder langsamer und dementsprechend auch der Drehzahlanstieg des Motors i. DieRolle
des Drosselventils kann auch von dem Steuerkolben 6 übernommen werden, wenn dafür
gesorgt wird, daß zur Erzielung einer langsamen Bewegung des Arbeitskolbens der
Steuerkolben nicht ganz öffnet, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann,
daß durch elektrisch gesteuerte Anschläge die Bewegung des Steuerkolbens begrenzt
wird.
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Die Steuerung des hydraulischen Servomotors kann in der gleichen Weise
wie beim motorischen Verstellgerät erfolgen. Auch die Abhängigkeitskontakte für
Anlaufstellung, Endstellung usw. können beibehalten werden. Zum Geben der gewünschten
Befehle ,dienen im Ausführungsbeispiel eine Reihe von Druckknöpfen 21 bis 25, von
denen der Druckknopf 21 die Abschaltung des Schützes 3 bewirkt, während die Druckknöpfe
22 und 24 für das Tieferregeln, die Druckknöpfe 23 und 25 für das Höherregeln dienen.
16 bis 20 sind eine Reihe von Kontakten, deren Stellung von der Stellung der Bürstenbrücke
abhängt. Der Kontakt 16 sorgt dafür, daß das Schütz 3 nur in der Anfahrstellung
der Bürstenbrücke zugeschaltet werden kann, und zwar ist die Schaltung so getroffen,
daß das Zuschalten nur bei Betätigung des Druckknopfes 23 oder 25 erfolgt. Ein Selbsthaltekontakt
31 am Schütz 3 ermöglicht nach Einschalten des Schützes das Verlassen der Anfahrstellung,
die je nach der Einstellung des Kontaktes 16 beliebig gewählt werden kann. Der Kontakt
17 sichert das Abschalten der Spule io nach Erreichen der tiefsten Drehzahl, der
Kontakt 18 das Abschalten der Spule i i bei Erreichen der höchsten Drehzahl. Die
Kontakte i9 und 20 und der Ruhekontakt 32 des Schützes 3 bewirken das Zurücklaufen
der Bürstenbrücke in die Anfahrstellung beim Abschalten des Schützes 3.
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Durch kurzzeitiges Drücken des Druckknopfes 21 kommt das Schütz 3
zum Abfallen. Über den Ruhekontakt des Druckknopfes 21 wird dann nach Wiederloslassen
des Druckknopfes ein Stromkreis über den geschlossenen Kontakt 32 und einen der
beiden Kontakte i9 und 20 geschlossen, durch welche entweder die Spule io oder die
Spule ii so lange erregt wird, bis die Bürstenbrücke wieder in der Anfahrstellung
steht. Beim Drücken des Druckknopfes 23 wird das Schütz 3 eingeschaltet und gleichzeitig
über den Kontakt 18 die Spule ii erregt, wodurch ein Höhenegeln erfolgt. Bei Drücken
des Druckknopfes 22 bei eingeschaltetem Schütz wird über den Kontakt 17 die. Spule
io erregt und damit ein Tieferregeln der Drehzahl bewirkt.
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Der Druckknopf 24 dient zum langsamen Tieferregeln, der Druckknopf
25 zum langsamen Höherregeln. Beim Drücken des Druckknopfes 24 bzw. 25 wird die
Spule io bzw. ii in der gleichen Weise erregt wie beim Drücken der Druckknöpfe 22
und 23. Es wird aber gleichzeitig das Relais 15 über den Arbeitskontakt 33 erregt,
welches durch Betätigung des Drosselventils 14 die Arbeitsflüssigkeit abdrosselt,
so daß der Arbeitskolben langsamer bewegt wird, als beim Drücken des Druckknopfes
22 oder 23. Die gewünschte Geschwindigkeit des Arbeitskolbens kann
durch
Änderung der Übertragung vom Spulenanker zum Ventil beeinflußt werden. Die Erregerspule
der magnetischen Kupplung 13 ist über die Ruhekontakte der Druckknöpfe und den Arbeitskontakt
33 geführt, so daß die magnetische Kupplung immer eingeschaltet ist, wenn die Druckknöpfe
die Ruhestellung einnehmen und das Schütz eingeschaltet ist.
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Im Ausführungsbeispiel sind noch mechanische Endbegrenzungen 26 und
27 vorgesehen, die eine zusätzliche Sicherheit dafür geben, daß der Arbeitskolben
seine zulässigen Endstellungen nicht überschreitet, wenn einmal die elektrischen
Endbegrenzungen 17 und 18 versagen sollten.