DE891562C

DE891562C - Electric regulator

Info

Publication number: DE891562C
Application number: DES9892D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Pontow
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-10-13
Filing date: 1942-10-13
Publication date: 1953-09-28

Description

Elektrischer Regler Die Erfindung betrifft einen mit einer insbesondere isodromwirkenden Rückführungseinrichtung ausgestatteten elektrischen Regler, bei dem der Zeiger einer Meß- oder Anzeigevorrichtung bei Abweichungen des Istwertes einer Betriebsgröße von einem vorgeschriebenen Sollwert durch Öffnen oder Schließen eines Stromkreises einen Verstellmotor für das zu regelnde Organ steuert.Electrical regulator The invention relates to one with a particular isodromic feedback device equipped electrical controller, at that of the pointer of a measuring or display device in the event of deviations from the actual value an operating variable from a prescribed setpoint by opening or closing of a circuit controls an adjusting motor for the organ to be regulated.

Damit solche Regeleinrichtungen hinreichend feinfühlig arbeiten und Überregelungen vermieden werden, läßt man den Verstellmotor über ein Getriebe auf das zu regelnde Organ einwirken, das die Motordrehzahl weitgehend 'herabsetzt, so daß also die Verstellgeschwindigkeiten für das zu regelnde Organ niedrig liegen. Das bringt aber den Nachteil mit sich, daß, wenn gelegentlich plötzliche und große Istwertabweichungen auftreten, diese unter Umständen nicht rasch genug aasgeregelt werden.So that such control devices work with sufficient sensitivity and Over-regulation can be avoided if the adjusting motor is switched on via a gear the organ to be controlled act, which largely 'lowers the engine speed, so so that the adjustment speeds for the organ to be controlled are low. But this has the disadvantage that, if occasionally sudden and great Actual value deviations occur, these may not be cared for quickly enough will.

Diesem Übelstand wird gemäß der Erfindung dadurch abgeholfen, daß mit Hilfe von Teilen des Reglers, deren jeweilige Stellungen, Stellungsänderungen oder Stellungsänderungsgeschwindigkeiten ein Abbild der Größe :der Istwertabweichungen vom Sollwert liefern, ein zweiter Verstellmotor für das zu regelnde Organ gesteuert wird, der auf dieses zusätzlich in gleichem Verstellsinne wie der erste Motor einwirkt, sobald die Istwertabweidhungen die Ansprechgrenze der den ersten Motor steuernden Kontakteinrichtung um ein bestimmtes Maß nach oben oder unten überschreiten. Hierbei kann die -Steuerung des zweiten Verstellmotors im- besonderen. durch von der Rück- oder Nachführungseinrichtung des Reglers betätigte Schaltglieder erfolgen. _ Die Fig. i und 2 zeigen an ' Hand eines Ausführungsbeispiels, das von einem bekannten iso-`dromwirkenden Kontaktzeigerregler ausgeht, wie man den Erfindungsgedanken auf einfache: Weise v erwi rkl ichen kann. D ie Fig . 3 bis 6 zeigen, auf welche Weise die Verstellbewegungen für das zu regelnde Organ durch zwei voneinander unabhängige Verstellmotoren bewirkt werden können. Hierbei ist beispielsweise angenommen, daß der Regler die Aufgabe hat, einen bestimmten Druck aufrechtzuerhalten, der steuernde Kontaktzeiger des :Reglers also der Zeiger eines Manometers, das zu regelnde Organ also ein Ventil ist.This drawback is remedied according to the invention in that with the help of parts of the regulator, their respective positions, position changes or speed of change of position an image of the size: the actual value deviations deliver from the setpoint, a second adjusting motor for the organ to be controlled is controlled which also acts on this in the same adjustment sense as the first motor, as soon as the actual value deviations reach the threshold of the controlling the first motor Exceed contact device by a certain amount up or down. Here can the control of the second adjusting motor in particular. by switching elements operated by the feedback or tracking device of the controller take place. _ Figs. I and 2 show an 'hand of an embodiment that of a known iso-`drom acting contact pointer regulator is based on how to use the inventive idea simple: can be achieved in a way. T he Fig. 3 to 6 show how the adjustment movements for the organ to be controlled by two independent ones Adjusting motors can be effected. It is assumed here, for example, that the regulator has the task of maintaining a certain pressure, the controlling one Contact pointer of the: Regulator so the pointer of a manometer, the organ to be regulated so it is a valve.

Die Wirkungsweise des in den Fig..i und 2 dargestellten Reglers, der im Übrigen in der Patentschrift 63912:29 eingehender beschrieben ist, ist folgende: Nimmt man einmal an, daß der Istdrucik im Betrieb über den Soll:druclt hinaus anwächst, so schlägt der stromführende Kontälitzei-ger 28 des Manometers: i9 im Uhrzeiggers.inne aus, so daß schliehlich die Kontaktperle 27 mit .der Kontaakktfaline 26 des Zeigers 23 in Berührung kommt. Hierdurch wird ein Stromkreis geschlossen, demzufolge gleichzeitig einerseits der eine Verstellmotor für das Ventil; und zwar derjenige, :der das Ventil nur langsam verstellt, andererseits der iMotor 2 eingeschaltet wird. Der Ventilverstellmotor bewegt dann die Venti-lspindel, je nachdem wie :die Anlage gerade aufgebaut ist, so daßdurch die Ventnlverstellbewegungen eine Istwertminderung herbeigeführt wird. Liegt das Ventil beispielsweise in einer Leitung, in welcher der vom Regler überwachte Druck :durch Schließen dieses Ventils vermindert wird, so führt der Ventilverstellmotor in diesem Falle aiso eine Schließbewegung :des genannten Ventils herbei. Beidem in den Abb. 3 bis 6 dargestellten Ventilantrieb sei der Motor iol7 (Fig. q.) bzw. 207 (Fig. 6) derjenige Motor; der die langsamen Verstellbewegungen: des Ventils hervorbringt. Der gleichzeitig mit diesem slJotor von der Konta`ktzeigereinrichtung eingeschaltete Motor 2, dessen Drehrichtung sich im übrigen beim Betriebe der Regeleinrichtung stets zugleich mit der der Motoren 107 hzw. 207 umkehrt, treibt nun eine Zahnradpurripe'i-an, die mit Hilfe der Leitungen 3 aus :dem Zylinder 5 ein flüssiges .Steuermittel, beispielsweise 01; absaugt und' in den Zylinderraum .4 hineindrückt. Hierdurch wird .der Kolben 6 im Zylinder q. nach oben, der entsprechende im Zylinder 5 befindliche Kolben nach unten bewegt. Diese Bewegungen werden über die Ko.lben-.stangerl7 und 8 und die Hebel 9 und iso auf einen in dein Teil iii gelagerten Wagehatlken 12 übertragen, der sich bei der :gegenläufigen Bewegung der Kolben dann schräg einstellt. -Von der Bewe- -gung der -Kolbenstange 8- wird gleichzeitig auf diene Wege über die beiden Hebel 13 und 1,. eine Bewegttng abgeleitet, :die das Zahnsegment 1(6 in dem vorliegenden Fall entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht. Mit diesem Zahnsegment steht .ein Ritzel 211 im Eingriff, an dem die beiden dem Kontakt 2; zugeordneten Gegenkontaktfähnen 25 und 26 sitzen Der Zeiger 23 Ist, ebenso wie der Zeiger 28, jedocl unabhängig von diesem, u.m den Zapfen 20 drehbar. Die entgegen dein Uhrzeigers@in.n verl@aufendE . Drehbewegung -des Zahnsegmentes 1.6 bewirkt übel das Ritzel 2i einen Ausschlag des Zeigers 23 irr Uhrzeigersinne, wodurch der vorher zwischen der Konta@'ktperle 27 und der Kontaktfahne i26 geschlossene Stromkreis wieder geöffnet wird. Damit werden sowohl der Motor 107 bzw. 207 und der Motor 2 wieder stillgesetzt. Von diesem Au.genblick an setzt eine rücklaufende Bewegung der in den be'vden Zylindern q. und 5 befindlichen Kolben ein, wobei sich die bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 29 zusammengedrückte Feder 3,0 entspannt und das flüssige Steuermittel aus dem Raum 4 durch die Überströrrileitung 35 in den Raum des Zylinders 5 hineindrückt. ' Daß der Überströmquerschnitt der Leitung 35 nebenbei noch durch einen Zylinder 34 gesteuert wird, der über die Hebelverbindung 33. 32 von dem Wagebalken 12 her mit bewegt wind, ist für das Verständnis der Erfindung weniger von Wichtigkeit und sei :daher nur nebenher erwähnt. Desgleichen sei nur kurz darauf hingewiesen, daß die in der Abbildung noch @darge;ste.llte Spindel 3,6 mit Hilfe des Hebels iS eine Handeinstellung der Ausgangslage des Zeigers 23 erlaubt, wodurch der ,Sollwert, den der Regler einhalten soll; eingestellt bzw. verändert werden kann.The mode of operation of the controller shown in FIGS. 1 and 2, which is also described in more detail in patent specification 63912: 29, is as follows: If one assumes that the actual pressure during operation exceeds the setpoint: pressure increases, then it beats the current-carrying contact wire 28 of the manometer: i9 clockwise, so that finally the contact bead 27 comes into contact with the contact line 26 of the pointer 23. As a result, a circuit is closed, consequently, on the one hand, one adjusting motor for the valve at the same time; namely the one: who only slowly adjusts the valve, on the other hand the iMotor 2 is switched on. The valve adjustment motor then moves the valve spindle, depending on how: the system is currently set up, so that the valve adjustment movements bring about a reduction in the actual value. If the valve is, for example, in a line in which the pressure monitored by the regulator: is reduced by closing this valve, the valve adjusting motor in this case also brings about a closing movement: of the valve mentioned. In the case of the valve drive shown in FIGS. 3 to 6, the motor iol7 (FIG. Q.) Or 207 (FIG. 6) is the motor; which brings about the slow adjustment movements: of the valve. The motor 2, which is switched on by the contact pointer device at the same time as this motor, whose direction of rotation is always at the same time as that of the motors 107 when the control device is in operation. 207, conversely, now drives a gearwheelpurripe'i-which, with the aid of the lines 3, from: the cylinder 5 a liquid .Control means, for example 01; suctioned off and 'pressed into the cylinder chamber .4. As a result, the piston 6 in the cylinder q. upwards, the corresponding piston located in the cylinder 5 moves downwards. These movements are transmitted via the piston rods 7 and 8 and the levers 9 and iso to a carriage handle 12 which is stored in part iii and which then adjusts itself at an angle when the pistons move in opposite directions. -The movement of the piston rod 8 is simultaneously on your way via the two levers 13 and 1. a movement derived: which rotates the toothed segment 1 (6 in the present case counterclockwise. A pinion 211 is in engagement with this toothed segment, on which the two opposing contact lugs 25 and 26 assigned to contact 2; sit. The pointer 23 is, just like the pointer 28, albeit independently of this, rotatable about the pin 20. The counterclockwise rotation of the toothed segment 1.6 causes the pinion 2i to deflect the pointer 23 clockwise, causing the previously The circuit closed between the contact bead 27 and the contact lug 26 is opened again, so that both the motor 107 or 207 and the motor 2 are stopped again q. and 5 located, the spring 3.0 compressed during the upward movement of the piston 29 relaxes and the liquid control means from the space 4 through the overflow line 35 pushes into the space of the cylinder 5. The fact that the overflow cross-section of the line 35 is also controlled by a cylinder 34, which is moved by the balance beam 12 via the lever connection 33, 32, is of less importance for understanding the invention and should therefore only be mentioned in passing. Likewise, it should only be pointed out briefly that the still @darge; ste.llte spindle 3, 6 with the help of the lever iS allows a manual setting of the starting position of the pointer 23, whereby the setpoint that the controller should adhere to; can be set or changed.

Die gegenläufige Bewegung der beiden in den Zylindern 4 und 5 befindlichen Kolben hat nun zur Folge, daß der Gegenkontaktzeiger 23 eine Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn ausführt. Hat das Verstellen des von dem Regler gesteuerten Ventils nun bereits die Wirkung gehabt, daß der istdruck inzwischen wieder auf den Solldruck abgesunken ist, *so kehrt- .die Kontaktfahne 26 für diesen Fall in die gezeichnete Ausgangsstellung zurück, ohne :daß es hierbei zu einem erneuten Stromschluß zwischen ihr und der Kontaktperle 2:7 kommt, so daß also das Regelspiel damit beendet ist. Hat die Verstellung des Ventils jedoch nicht ausgereicht, den Istidurck wieder auf den Solldruck zurückzuführen, so tritt bei der Rücklaufbewegung :des Zeigets 23 eine erneute Kontaktgabe ein, so daß sich- das vorher beschriebene Spiel nochmals, evtl. auch- noch mehrmals wiederholt, bis schließlich das Regelgleichgewicht wieder vollkommen hergestellt ist.The opposite movement of the two pistons located in the cylinders 4 and 5 now has the consequence that the counter-contact pointer 23 executes a movement in the counterclockwise direction. If the adjustment of the controlled by the regulator valve is now already the action had that which is actual pressure now fallen to the target pressure, * so kehrt- .the contact lug 26 for this case in the drawn starting position without: that this one renewed current connection between her and the contact bead 2: 7 comes, so that the control game is thus ended. If, however, the adjustment of the valve has not been sufficient to bring the actual pressure back to the setpoint pressure, the return movement of the pointer 23 causes renewed contact so that the previously described game is repeated again, possibly several times, until finally the regular equilibrium is completely restored.

Das was den bisher beschriebenen Regler nun erfindungsgemäß auszeichnet, ist die Anbringu,ng der beiden Anschläge 307 und soß an :den Kolbenstangen 7 und 8 sowie der ihnen zugeordneten Kontaikteinrichtungen 4.07 und 4.o8. Diese Anschläge sind, solange die Kolbenstangen 7 -und S nur verhältnismäßig kleine Bewegungen ausführen, wirkungslos. Tritt aber eine plötzliche und große Abweichung des Isüdruokes vom Solldruck ein, derzufolge der Zeiger 28 mit der Konta#lctperle 27 zunächst unatufhaltsam im Uhrzeigersinn auswandert, ohne daß der von der beschriebenen hydraulischen Hilfseinrichtung nachbewegte Gegenkontaktzeiger 23 ,den Stromschluß alsbald wieder aufhebt, so schließen die Anschlüsse 307 bzw. 3:08 je nach ihrem Bewegungssinn schließlich über die Kontakteinrichtung q.07 bzw. q.08 einen Stromkreis, durch den jetzt der zweite Ventilverstellmotor reg (Fig. q.) bzw. 20g (Fig. 6) in entsprechendem Sinn in Betrieb gesetzt wird. Kommt der Anschlag 3!08 zur Wirkung, so wird der ;Motor @.iog bzw. Zog im Öffnungssinne, kommt dagegen der Anschlag 307 mit der Kontakteinrichtung q=0'7 zur -Wirkung, so wird der Motor log bzw. Zog im ,Schließsinne des Ventils eingeschaltet. Hierdurch erfährt das Ventil also für die Dauer des Stromschlusses an den Kontakteinrichtungen 407 bzw. q:08 eine zusätzliche, im Sinne einer rascheren Wiederherbe.iführung des Solldruckes wirkende Verstellbewegung.What distinguishes the controller described so far according to the invention is the attachment of the two stops 307 and so on: the piston rods 7 and 8 and the contact devices 4.07 and 4.o8 assigned to them. These stops are ineffective as long as the piston rods 7 and S only perform relatively small movements. If, however, there is a sudden and large deviation of the Isüdruoke from the setpoint pressure, as a result of which the pointer 28 with the contact bead 27 initially unstoppably migrates clockwise without the counter-contact pointer 23, which is moved by the hydraulic auxiliary device described, immediately canceling the current circuit, they close again Connections 307 or 3:08 depending on their sense of movement finally via the contact device q.07 or q.08 a circuit through which the second valve adjusting motor reg (Fig. Q.) Or 20g (Fig. 6) in a corresponding sense is put into operation. If the stop 3! 08 comes into effect, then the; Motor @ .iog or Zog in the opening direction, on the other hand , if the stop 307 with the contact device q = 0'7 comes into effect, the motor is log or Zog im, Closing sense of the valve switched on. As a result, the valve experiences an additional adjustment movement for the duration of the current connection at the contact devices 407 or q: 08, acting in the sense of a more rapid restoration of the setpoint pressure.

Der Zweimotorenantrieb des Regelventils ist e.nt-,veder dadurch möglich, daß man den einen Motor die Ventilspindel, den andern die Ventilspinidelmutter antreiben läßt oder daß man zwischen dem Motor und der Ventilspindel ein als Ausgleichsgetriebe gebautes Zahnradgetriebe einschaltet. Die erstgenannte Antriebsart ist in den Fig. 3 und 4, die zweite Antriebsart in den Fig. 5 und 6 angedeutet.The two-motor drive of the control valve is either not possible, that one motor drives the valve spindle and the other the valve spindle nut or that you have a differential gear between the engine and the valve spindle built-in gear drive switches on. The first-mentioned type of drive is shown in Figs. 3 and 4, the second type of drive in FIGS. 5 and 6 indicated.

Bei .dem Antrieb, wie ihn die Fig.3 und q. zeigen, treibt der Motor 107 die Ventilspindel 111 über eine Schnecke r1,2, ein Schne-akenrad )113 und einen Vierkant 114 an, während der 'Motor rog über eine Schnecke 115 und ein Schneckenrad i@n6 die Spindelrnutter 1,17 in Umlauf setzt. Die beiden Schnecken 11,2 und 115 sind in diesem Fall als selbsthemmende Schnecken ausgeführt. Die Schnecke 1112 ist im übrigen zugleich entgegen der Kraft von zwei Federni118 und Zig axial verschiebbar gelagert. Übersteigt das Drehmoment der Spindel i i i einen bestimmten Wert, so wandert die Schnecke 112 nach der einen oder anderen Seite aus und bewegt hierdurch auf dem Wege über einen Nodcenr12o den einem oder anderen Stößei:i2.i bzw. 122 eines Momentschafters, der- .den Motor 107 alsdann abschaltet. Für den vorliegenden Zweck müßte auch die Schnecke i 15 auf gleiche Weise verschiebbar angeordnet werden und mit Endschaltern zusammenwirken, damit der Motor iog, wenn er das Ventil in diie ganz geöffnete Stellung gebracht hat, zum Stillstand kommt. In den Abbildungen ist diese Schaltvorrichtung nicht besonders dargestellt.In the case of the drive, as shown in FIGS. 3 and q. show, the motor 107 drives the valve spindle 111 via a worm r1,2, a Schne-akenrad) 113 and a square 114, while the 'rog motor via a worm and a worm wheel 1 1 5 i @ n6 the Spindelrnutter 1.17 puts into circulation. The two screws 11, 2 and 115 are designed as self-locking screws in this case. The worm 1112 is also mounted axially displaceably against the force of two springs 118 and Zig. If the torque of the spindle iii exceeds a certain value, the worm 112 migrates to one side or the other and thereby moves one or the other ram via a Nodcenr12o: i2.i or 122 of a torque shaft, der- .den Motor 107 then switches off. For the present purpose, the worm 15 would also have to be displaceably arranged in the same way and interact with limit switches so that the motor iog comes to a standstill when it has brought the valve into the fully open position. This switching device is not shown specifically in the figures.

Die Fig. 5 und 6 zeigen den oben angeführten zweiten Fall der Getriebegestaltung mit dem Zweimotorenantrieb. Hier wirkt der Motor 207 auf eine selbsthemmende Schnecke 1,23 ein, die mit einem Schneckenrad 124 im Eingriff steht, in welchem zwei Zapfen 125 und 126 drehbar gelagert sind. Diese Zapfen tragen Zahnräder 127 bis 13o. Die beiden Räder 127, 128 kämmen mit einem innen verzahnten Rad 131, während die beiden Räder 129, 130 in das innen verzahnte Rad z32 eingreifen. Mit dein Raid r!31 ist das Schneckenrad 133 fest verbunden, in das die selbs.fhemmende Schnecke 134 des Motors Zog eingreift. Steht der Motor Zog still, während der Motor 207 1äu,ft, so läuft mit dem feststehenden Rad 131 infolge der verschieden großen Durchmesser der Räder 1127 und 1!2i9 das Rad 132 um und nimmt über .den Vierkant 135 die Spindel 13;6 mit. Ste#h.t dagegen der Motor 207 still und ist der Motor 209 im Betrieb, so wird über die selbsthemmende ,Schnecke 123 das Schneckenrad 124 festgehalten, wodurch ebenfalls wieder das Rad 13.2 in Umdrehung versetzt wird. Auch hier können also wieder :die beiiden Motoren 207 und Zog unabhängig voneinander das Ventil verstellen. Das Ausschalten der beiden Motoren 207 und 2o9 beim Erreichen der einen oder anderen Ventilendlage erfolgt bei dem zuletzt beschriebenen Ventilantrieb unter Zuhilfenahme einer axial verschiebbar gelagerten Schnecke, die auf dem Wege Über einen Nocken auf .die Endschalter -einwirkt. In diesem Fall ist es die Scllnedte 13q., die die Endschalter steuert. Im Gegensatz zu dem in Fig. 3 und q. gezeichneten Ventilantrieb genügt hier allein diese Schnecke zur Endschalterbetätigung für beide Motoren.5 and 6 show the above-mentioned second case of gear design with the two-motor drive. Here the motor 207 acts on a self-locking worm 1, 23, which meshes with a worm wheel 124 in which two pins 125 and 126 are rotatably mounted. These journals carry gears 127 to 13o. The two wheels 127, 128 mesh with an internally toothed wheel 131, while the two wheels 129, 130 mesh with the internally toothed wheel z32. The worm wheel 133 is firmly connected to your Raid r! 31 and is engaged by the self-locking worm 134 of the Zog motor. If the motor is idling while the motor 207 is idle, the wheel 132 rotates with the stationary wheel 131 as a result of the different diameters of the wheels 1127 and 1! 2i9 and takes the spindle 13; 6 with it via the square 135 . If, on the other hand, the motor 207 is at a standstill and the motor 209 is in operation, the worm wheel 124 is held by the self-locking worm 123, whereby the wheel 13.2 is also set in rotation again. Here too, the two motors 207 and Zog can adjust the valve independently of one another. The two motors 207 and 2o9 are switched off when one or the other valve end position is reached in the valve drive described last with the aid of an axially displaceable screw that acts on the limit switch via a cam. In this case it is the terminal 13q. That controls the limit switches. In contrast to that in Fig. 3 and q. As shown in the valve drive, this worm alone is sufficient to operate the limit switch for both motors.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. With a particularly isodrome-acting feedback device Equipped electrical controller with the timer of a measuring or display device in the event of deviations of the actual value of a company variable from a prescribed target value by opening or closing a circuit, a servomotor for the controlled Organ controls, characterized in that with the help of parts of the controller, their respective positions, position changes or position change rates provide an image of the size of the actual value deviations from the target value, a second Adjustment motor for the organ to be regulated is controlled, which is also based on this acts in the same adjustment sense as the first motor as soon as and as long as the actual value deviations .The response limits of the contact device controlling the first motor by a certain Exceed the dimension upwards or downwards.

2. Device according to claim i, characterized characterized in that the control of the second adjusting motor by the reverse or tracking device of the controller operated switching elements takes place.

3. Establishment according to claim i, characterized in that @ that the drive ratios for the to regulating organ are chosen so that the additional second motor to be regulated Organ displaced at a greater speed than the first.