Regeleinrichtung für Kraftmaschinen. Die Erfindung betrifft eine Regeleinrieli- tung für Kraftmaschinen, die mindestens einen Drehzahlregler, einen Katarakt zur Her stellung einer temporären Statik und einen Beschleunigungsregler aufweist, wobei diese Teile gemeinsam auf mindestens einen Servo motor einwirken.
Bei Regeleinrichtungen genügt eine ge wöhnliche starre Rückführung nicht immer, um die Stabilität des Regelvorganges sicher zustellen. Dies kann z. B. bei Wasserturbinen, Gasturbinen und Dampfturbinen der Fall sein. Bei Wasserturbinen ist insbesondere eine Verbesserung der Stabilität mit fort schreitender Entwicklung in zunehmendem Masse notwendig. Durch längereRohrleitungen wird nämlich die Trägheit der Wassermassen immer grösser und durch höhere Drehzahlen der Turbinengruppen die Trägheit der Schwungmassen immer kleiner. Bei der in heutigen Anlagen grösser werdenden Trägheit der W assermnassen folgt aber die Änderung der Turbinenleistung den Verstellbewegungen des Servomotors immer langsamer. Umge kehrt folgt die Drehzahländerung der Ände rung der Turbinenleistung bei immer kleiner werdenden Schwungmassen immer schneller.
Um ein unstabiles Überregeln zu vermeiden, darf man deshalb die Drehzahländerung nur verlangsamt auf den Servomotor einwirken lassen.
Bisher wird eine solche Verlangsamung des Regelvorganges auf zwei verschiedenen Wegen erreicht. Nach der einen Lösung ver- wendet man einen Katarakt, der selbst durch seine Isodromzeit verzögernd wirkt. Der Ka tarakt stellt eine temporäre Statik von z. B. 60 % her. Verglichen mit den üblichen per manenten Statiken von z. B. 4%,, wird dadurch die Rückführwirkung um ein Vielfaches ver stärkt. Die zweite Lösung besteht darin, dass man den Drehzahlregler durch einen Be schleunigungsregler ergänzt, der zwar die Rückführwirkung verstärkt, aber nicht wie der Kataraktregler gleichzeitig die notwendige V erlangsamung des Regelvorganges herbei führt.
Beim Vorsehen eines Beschleunigungs reglers muss deshalb der Servomotor die sta- Mlisierende Verlangsamung selbst herbeifüh ren, indem er bei kleinen Öffnungen seines Steuerorganes mir ganz langsame Verstell bewegungen ausführt. Dagegen darf beim Kataraktregler der Servomotor dem Katarakt beliebig schnell folgen, weil der Katarakt schon die notwendige Verlangsamung sicher stellt.
Besehleunigungsregl.er und. Kataraktregler haben jedoch jeder ihre Vor-undNacliteile. Der Vorteil des Beschleunigungsreglers ist der, dass er bei plötzlichen Belastungsänderungen sofort den Servomotor mit maximaler Ver- stellgesehwindigkeit in Bewegung setzt, und zwar schon bevor der Drehzahlregler an spricht. Das setzt bei grossen, plötzlichen Laständerungen wegen schnelleren Anspre- ehens die Drehzahlabweichungen herab.
So richtig aber das Einschalten der vollen Ver- stellgeschwindigkeit bei grossen, plötzlichen Laständerungen ist, so schädlich kann es sein, wenn schon bei kleinsten, plötzlichen Laständerungen das Steuerventil aufgerissen wird und sich der Servomotor mit voller G e sehwindigkeit verstellt, indem dies zu grö sseren Drehzahlabweichungen durch über regeln führt. Beim Beschleunigungsregler, dessen Aufgabe es ist, die Stabilität sicher zustellen, lässt sich aber dieser Übelstand nicht beheben. Die Stabilität lässt sich näm lich z.
B. bei der immer grösser werdenden Trägheit der Wassermassen nur durch immer stärkere Dosierung der Rückführwirkung des Beschleunigungsreglers sicherstellen, so dass der hochdosierte Beschleunigungsregler, wenn dazu noch die Schwungmassen kleiner wer den, schon bei kleineren, plötzlichen Last änderungen das Steuerorgan ganz aufreisst und so die zu grosse maximale Verstell geschwindigkeit des Servomotors herbeiführt.
Ein weiterer Übelstand des Beschleuni- gungsreglers besteht darin, dass die zur Sta bilität notwendige Verlangsamung der Ver stellbewegung des Servomotors durch das Steuerorgan selbst bewirkt werden muss, indem es erst bei grösseren Hüben die maxi male Verstellgeschwindigkeit einstellt. Bei den üblichen hydraulischen Servomotoren ent stehen aber beim langsameren Durchfluss durch das Steuerorgan infolge langsamer Ver stellung des Servomotors nur noch kleinste steuernde Druckunterschiede. Wenn aber die Druckunterschiede so klein werden, dass sie die durch Reibung bedingte Unempfindlich keit des Servomotors nicht mehr zu über winden vermögen, bleibt dieser in jeder belie bigen Lage stehen.
Deshalb ist der zur Sta bilität notwendigen grösseren Verlangsamung beim Beschleunigungsregler eine Grenze gesetzt, bei der es überhaupt unmöglich wird, mit einem Beschleunigungsregler die Stabilität sicherzustellen.
Beim Kataraktregler, der selbst die sta bilisierende Verlangsamung herbeiführt, gibt es die erwähnte Grenze der Verlangsamung nicht, weil bei dem beliebig schnell dem Ka tarakt folgenden Servomotor immer grosse Steuerdrücke zur Verfügung stehen, mit denen sich die Unempfindlichkeit des Servo motors leicht überwinden lässt. Beim Katarakt selbst lässt sich aber die einer Verlangsamen,- entgegenstehende Unempfindlichkeit beliebig heruntersetzen, da er als Vorsteuerorgan nur geringe Reibung erzeugende Kräfte zu über winden hat und sich bei Bedarf mit seinen kleinen Steuerhüben als federnde Membrane ohne reibende Unempfindlichkeit ausführen lässt.
Der dem Katarakt beliebig schnell fol gende Servomotor gestattet beim Vorsehen eines Kataraktreglers auch Eingriffe des Schaltwärters von Hand sofort und ohne nachschleichende Verschleppung erfolgen zu lassen, indem sich durch die Handeingriffe direkt das Steuerorgan des schnellen Servo motors beeinflussen lässt. Dagegen folgt die Maschine beim Vorsehen eines Beschleuni gungsreglers mit seinem langsam laufenden Servomotor den Handeingriffen um so lang samer, je grösser die zur Sicherung der Sta bilität notwendige Verlangsamung der Serv ö motorbewegung ist.
Ein weiterer Nachteil des Beschleuni gungsreglers liegt darin, dass sieh die zur Stabilität notwendige Verlangsamung nur umständlich verändern 1ä sst, indem es hiefür notwendig ist, das Hauptsteuerorgan des Servomotors baulich zu verändern, damit die Verstellgeschwindigkeit mit dem Steuerhub in anderem Masse zunimmt. Will man aber mit kleinsten Schwungmassen auskommen, so kann es notwendig werden, eine Umstellung der die Stabilität sichernden Reglergrössen wäh rend des Betriebes,
und zwar augenblicklich und gegebenenfalls automatisch, durchführen zu müssen. Da ferner beim getrennten Be trieb und beim Parallelbetrieb ganz andere Selbstregeliuigskonstanten auftreten können, sind auch ganz andere Regler grössen einzu stellen, um mit kleinsten Schwungmassen stabil und mit geringsten Frequenzabweichun- gen regeln zu können. Im Gegensatz zum Be schleunigungsregler lässt sich dies beim Ka- taraktregler in einfachster Weise auch auto matisch ausgelöst durchführen, indem sich z. B. durch Verstellen einer Blende eine an- dere Isodromzeit und z.
B. durch Änderung einer Hebelübersetzung zwischen Servomotor und Katarakt eine andere temporäre Sta tik einstellen lässt.
Die üblichen Beschleunigungsregler mit rotierenden Schwungmassen haben ferner den Nachteil, dass komplizierte Konstruktionen notwendig sind, um die Beschleunigung in der Rotation zu messen und in einen Steuer hub des niehtrotierenden Steuerorganes um zuwandeln. Ebensogut lässt sich aber auch die Beschleunigung als Gesclhwindigkeit der Dreh zahländerung messen, indem z. B. hydraulisch die Geschwindigkeit gemessen wird, mit der sich das die Drehzahländerung übertragende Gestänge bewegt. Ein solcher nichtrotieren der, einfacher Beschleunigungsmesser ist aber bei langsamen Bewegungen des Drehzahl reglers nur dann praktisch verwendbar, wenn der Beschleunigungsregler nicht schon bei kleinsten Beschleunigungen die volle Steuer wirkung ausüben muss.
Ein solcher hoch dosierter Beschleunigungseffekt ist aber dann auszuüben, wenn der Beschleunigungsregler nicht nur als Ansprechorgan, sondern ausser dem als Organ zu wirken hat, das die Stabili tät des Regelvorganges sicherstellt. Nur wenn es gelingt, die Aufgabe des Beschleunigungs reglers auf die eines Ansprechorganes bei plötzlichen Belastungsänderungen zu be schränken, ist also der Übergang zu den ein fachen hydraulischen Beschleunigungsreglern möglich.
Der Kataraktregler, der, wie vorstehend ausgeführt, den Vorteil hat, zur Sicherung der Stabilität eine beliebige Verlangsamung der Steuervorgänge zuzulassen, hat jedoch den Nachteil, dass er bei Belastungsänderun gen die maximale Verstellgeschwindigkeit erst hervorbringt, nachdem sich die Drehzahl ent sprechend geändert hat. Es entsteht dadurch eine zusätzliche Drehzahländerung gegenüber dem Beschleunigungsregler, was die Frequenz haltung im Netz, das von der Kraftmaschine versorgt wird, verschlechtern kann. Durch sehr grosse Steuerventile kann maan zwar er reichen, dass der Servomotor schon bei einem sehr kleinen Bruchteil (los Vollaststeuerhubes mit der maximalen Verstellgeschwindigkeit arbeitet, so dass hierzu nur gerinne Drehzahl änderungen notwendig sind.
Dabei ist aber zu bedenken, dass im Augenblick einer plötz lichen Belastungsänderung der Drehzahlregler zunächst mit der vollen temporären Statik arbeitet, da diese erst später abklingt. Der vollen temporären Statik entspricht der Voll- laststeuerliub. Auch wenn das Steuerventil so gross gemacht wird, dass schon bei z. B. 3% dieses Vollaststeuerhubes der Servomotor mit maximaler Verstellgesclhwindigkeit arbeitet, muss sich die Drehzahl hierzu unm 3 % der temporären Statik ändern. Bei immer höherer Trägheit der Wassermassen und geringerer Trägheit der Schwungmassen ist es zur Sen kung der Abklingzeit des Regelvorganges auf das mögliche Mindestmass notwendig, mit immer grösseren temporären Statiken zu arbeiten.
Es ist nicht zulässig, die notwendige Verlangsamung statt durch höhere temporäre Statiken durch stark verlängerte Isodrom- zeiten herbeizuführen. Vielmehr gibt es für das Verhältnis von temporärer Statik und Abklingzeit einen günstigsten Wert, bei dem die Verlangsamung des Regelvorganges die kleinsten Drehzahlabweichungen, also die beste Frequenzlialtung des Netzes sicherstellt. Die ser günstigste Wert wird aueli dann nicht wesentlich herabgesetzt, wenn das Netz eine starke Selbstregelung aufweist.
Man kann vielmehr nachweisen, dass in schwierigen Fäl len, in denen die Anlaufzeit der Sehwung;- inassen nicht mehr grösser ist als die der Was sermassen, temporäre Statiken zwischen 100 und 200 % notwendig sind.
Wenn also 3 % des Vollaststenerhubes notwendig sind, uni auf die maximale Verstellgeseliwindigkeit des Servomotors zu kommen, geschieht dies erst durch eine zusätzliche Drehzahländerung, die 3 % der temporären Statik von 100 bis 200;Ö, also 3 bis<B>66'</B> beträgt. Um diese zusätzlichen Drehzahländerungen zu senken, müsste man die Steuerventile des Servomotors noch grö sser machen, was nicht nur die Steuerventile selbst, sondern auch den ganzen antreibenden Regelmechanismus verteuert.
Dagegen ist. eine wesentliche Verbilligung der Regel- und. Steuerapparatur dann möglich, wenn man nicht gezwungen ist, durch Überdimensionie rung der Steuerventile die zusätzlichen Dreh zahländerungen herabzusetzen. Dies lässt sieh erreichen, wenn dafür gesorgt wird, dass nicht ein Kataraktregler, sondern ein anderes Organ das schnelle Ansprechen auf plötzliche Bela stungsänderungen sicherstellt. Da der Kataraktregler als Stabilisierungs organ, der Beschleunigungsregler dagegen als Ansprechorgan überlegen ist, hat man des halb schon vorgeschlagen, Kraftmaschinen so wohl durch einen Kataraktregler als auch durch einen Beschleunigungsregler zu steuern.
Damit eine solche Kombination ihren Zweck erfüllt, müssen beide Reglerarten so zusam- mnenarbeiten, dass von jedem der betreffenden Regler nur die Vorteile zur Geltung kommen, die Nachteile sich dagegen nicht auswirken können.
Dies ist der Fall, wenn a) ein Kataraktregler nur als Stabilisie rungsorgan zu wirken braucht, so dass sich jede beliebige, zur Stabilität notwendige Ver langsamung und Steigerung der temporären Statik herbeiführen lässt; ferner nicht durch verteuernde Überdimensionierung der Steuer ventile, sondern durch andere Massnahmen zusätzliche Drehzahländerungen bei plötz lichen Laständerungen sich vermeiden lassen, und sich die Reglergrössen beim Katarakt- regler beliebig schnell bei veränderten Netz bedingungen umstellen lassen;
b) ein Beschleunigungsregler nur als An sprechorgan bei plötzlichen Belastungsände rungen zu dienen hat, da dann dessen Wir kung nicht zur Sicherung der Stabilität über dosiert zu werden braucht, so dass die störende, zu schnelle Herstellung der maximalen Verstell geschwindigkeit bei kleinsten plötzlichen Last änderungen entfällt und ferner eine einfache hydraulische Bauart verwendbar wird. Da dabei der Kataraktregler die zur Stabilität notwendige Verlangsamung sichert, kann der Servomotor den beiden Steuerorganen beliebig schnell folgen und ein Handeingriff des Schaltwärters auf das Steuerorgan des schnel len Servomotors wirkt sofort.
Bei dem Versuch, Kataraktregler und Be- schleunigungsregler zusammenarbeiten zu lassen, ist man aber auf grosse Schwierig- keiten gestossen, die dazu zwangen, diese Kom bination wieder zu verlassen. Im Zusammen wirken mit dem Drehzahlregler bewirkt der Katarakt, indem er eine hohe temporäre Statik herstellt, dass der Drehzahlregler bei Abweichungen der Drehzahl nur ganz geringe Verstellbewegungen ausführt. Je grösser die temporäre Statik ist, um so geringer ist der Hub, um den sich der Drehzahlregler bei einer bestimmten Drehzahländerung verstellt.
So notwendig die Herstellung einer tempo rären Statik ist, um mit Hilfe des Kataraktes die Stabilität der Regelung herzustellen, so nachteilig wirkt sich diese Herabsetzung der Verstellbewegung des Drehzahlreglers auf den gemachten Versuch aus, durch Messung de. .# Bewegungsgeschwindigkeit des Drehzahlreg lers die Beschleunigung zu messen, iun regelnd<B>'</B> auf die Steuerung einzuwirken.
Bei Steige rung der temporären Statik auf das für die Stabilität notwendige Mass wird praktiseh einfach der die Geschwindigkeit der Drehzahl änderung messende Beschleunigungsregler sl illgesetzt, weilt sich der Drehzahlregler un- messbar langsam bewegt.
Bei dieser schon be kannten Kombination eines Kataraktreglers mit einem die Bewegungsgeschwindigkeit des Drehzahlreglers messenden Beschleunigungs regler ist es also unmöglich, beide Regler arten derart zusammenwirken zu lassen, dass sich die überlegenen Eigenschaften des Ka- taraktreglers als Stabilisierungsorgan und des Beschleunigungsreglers als Anspreehorgari ausnutzen lassen, ohne dass die Nachteile bei der Reglerarten sich auswirken.
Vielmehr ver hindert der Kataraktregler durch die Bedin gungen, die zu erfüllen sind, um ihn als Sta bilisierungsorgan wirken zu lassen, die Funk tion des Beschleunigungsreglers als Ansprech- organ.
Dagegen gelingt es dadurch, die Vorteile beider Reglerarten auszunützen, ihre Nach teile zu beheben und ebenso die gegenseitige Störung ihrer Funktion auszuschliessen, dass gemäss der Erfindung der Beschleimigungs- regler unabhängig von der Eiinwvirkung des Kataraktes frei beweglich in der Weise an geordnet wird, dal ss die vom Katarakt ein gestellte temporäre Statik vergrössert werden kann, ohne die freie Bewegung des Beschleu nigungsreglers zu behindern.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht.
In der Figur bezeichnet 1 eine Kraft maschine, deren Zuflussorgan 2 durch einen Servomotor 3 mit Hilfe eines Steuerventils 4 gesteuert wird. Eine Blende 5 dient dazu, die maximale Verstellgeschwindigkeit des Servo motors 3 zu begrenzen. Ausser durch eine Vorsteuerung 6 kann der Servomotor 3 durch ein Handrad 7 oder einen Fernverstellmotor 8 über ein gemeinsames Gestänge 9 gesteuert werden. Ein Stufenkolben 10 der Vorsteue rung 6 wird dadurch für Gleichgewicht gehal ten, dass auf der kleineren untern Kolben- flächie ein hoher, auf der obern grossen Kol benfläche ein tiefer Druck lastet.
Der hie für benötigte Öldruck wird durch eine öl- pumpe 11 erzeugt, die gleichzeitig auch den Servomotor 3 mit Drucköl versorgt. Der Druckunterschied zu beiden Seiten des Stu fenkolbens 70 wird durch eine Blende 12 her gestellt. Durch ein V orsteuerventil 13 lassen sieh Bewegungen des Stufenkolbens 10 nach beiden Richtungen herbeiführen, wobei sieh dessen Bewegungsgeschwindigkeit durch eine Blende 14 begrenzen und mit Hilfe eines Sperrventils 15, das vom Steuerventil 4 be tätigt wird, der Bewveungsgeschwindigkeit des Servomotors 3 anpassen lädt.
Die Vor steuerung 6 beeinflusst über ein Überset zungsgestänge 16, 17, 18, 19 und eine Druck dose 20 einen Katarakt 27. 22 bezeichnet ein o Blattfeder, die dem Hebel 19 als Drehpunkt dient. Durch eine Walze 18 lädt sich mit Hlilfe einer Stange 23 das Übersetzungsver hältnis zwischen Vorsteuerung 6 und Ka tarakt 21 und damit die temporäre Statik ver stellen. Diese wird ausserdem durch die Stärke einer Zugdruckfeder 24 bestimmt. 25 ist ein Drosselventil, das die Verbindung mit einem drueklosen Behälter 26 beherrscht. Durch Verändern des vom Drosselventil 25 be herrschten Querschnittes lädt sich in bekann ter Weise die Isodromzeit des Kataraktes 21 einstellen.
Das Drosselventil 25 lädt sich durch eine Gewindestange 27 verstellen. 29 ist ein Hebel, mit dem die Stangen 23 und 2 7 gelenkig verbunden sind und der durch eine als Schaltorgan wirkende, elektrische Spule 30 bewegt werden kann, wobei dann sowohl die Walze 18 als auch das Drosselventil 25 verstellt, also die temporäre Statik und die Isodromzeit verändert werden. 28 bezeichnet ein Abblasev entil, das den Hub des Katarak tes 21 zu begrenzen erlaubt, indem es ab bläst, wenn dieser Hub nach oben oder unten eine bestimmte Grenze überschreitet.
32 bezeichnet einen Drehzahlregler, dessen Hubstaube 33 annähernd proportional mit der Drehzahl ausschlägt, und 34 bezeichnet einen hydraulischen Beschleunigungsregler, der einen Membranbalg 35 mit beweglichem Zwi schenboden 36, ferner Druckfedern 37, 38 und eine zu einer Drosselöffnung 39 gehörige Ein stellvorrichtung 40 aufweist. Ein Gestänge 41, das starr mit dem Besehleunigungsregler 34 verbunden ist, greift gemeinsam mit dem Katarakt 21 an einem Gestänge 43 an, wo durch über Drehpunkt 44 das V orsteuer- ventil 13 betätigt wird. 45 ist eine Druck feder, die sieh an zwei Federtellern 46 und 47 abstützt.
Das Gestänge 411 trägt zwei Sehei ben 48, 49; zwischen diesen und den Feder tellern 46, 47 ist ein Spiel vorhanden. 50 ist ein zweites, demn Katarakt 21 zugeordnetes Alnlilaseventil, das abbläst, wenn das Gestänge 41 einen bestimmten Hub nach oben oder ernten überschreitet.
Die beschriebene Regeleinrichtung wirkt fol=-endermassen: Der Drehzahlregler 32 be wegt bei sinkender Drehzahl über den Be-- sehleunigungsregler 34 den Gelenkpunkt 42 nach unten. Solair\.:e dabei die Scheibe -18 nicht arg Federteller 46 anschlägt, folgt der Gelenk punkt 42 genau den Bewegungen des Dreh- zulilreglers 32.
Bei weiterem Sinken der Dreh zahl. wird der Zwisehenboden 36 nach -unten gedrückt, wonach sieh die Federn 37, 38, 45 und die üldrüeke zu beiden Seiten des Zwi- schenbodens 36 das Gleichgewicht halten. Unter dem Einfluss der Feder 45 wird die Feder 37 entspannt und die Feder 38 ge spannt, wobei das im Beschleunigungsregler 34 eingeschlossene Öl durch die Drosselöff nung 39 von der Kammer unterhalb des Zwi schenbodens 36 nach der Kammer oberhalb desselben fliesst. Bei langsamen Drehzahl änderungen, also langsamer Bewegung der Stange 33, bewirkt dieser Öldurchfluss prak tisch keinen Druckuunterschied.
Die Stellung des Steuerpunktes 42 ist dann nur von der Drehzahl abhängig, und der Drehzahlregler 32 steuert den Servomotor 3, indem er über Steuerpunkte 44 das Vorsteuerventil 13 nach unten bewegt. Wegen des nun erfolgenden verstärkten Abflusses aus der obern Kammer der Vorsteuerung 6 bewegt sich der Stufen kolben 10 nach oben und betätigt dabei über das Übersetzungsgestänge 16, 17, 18, 19 und die Druckdose 20 den Katarakt 21 entgegen der Zugdruckfeder 24. Dieser Vorsteuervor- gang ist zunächst abgeschlossen, sobald der nach oben sich bewegende Steuerpunkt 31 den Steuerpunkt 44 wieder in die Beharrungslage der Vorsteuerung gebracht hat.
Dieser Vor gang ist die temporäre Rückführung, durch die der Steuerpunkt 31 genau den stetigen Änderungen des Drehzahlreglers 32 folgt, und entsprechend stetig und langsam bewegt sich die Vorsteuerung 6. Es ist also keine weitere Verzögerung zwischen Vorsteuerung 6 und Servomotor 3 notwendig, um ein Überregeln zu vermeiden. Auch die nachfolgende Rück kehr der Drehzahl auf ihren Sollwert, indem unter dem Einfluss der Feder 24 das Öl des Kataraktes 21 über das Drosselventil 25 aus fliesst und so den Steuerpunkt 31 in seine Mittellage zurückbringt, vollzieht sich mit der verzögernden Isodromzeit des Kataraktes 21.
Falls jedoch die Drehzahl schnell sinkt, so bewegt sich die Stange 33 schnell nach unten, was nach Eindrücken der Feder 45 auch einen schnellen Durchfluss durch die Drossel öffnung 39 bedingt. Die Feder 45 muss dann nicht nur den Kräften der Federn 37 und 3g entgegenwirken, sondern dazu noch dem Druckunterschied, der durch den Überdreck in der untern Kammer des Beschleunigungs- reglers 34 entsteht, um das Ö1 in die obere Kammer fliessen zu lassen.
Je grösser die Beschleunigung ist, um so grösser ist dieser Druckunterschied und damit der zusätzliche: Hub, um den die Feder 45 zusammengedruckt wird. Steuerpunkt 42 ändert nunmehr seine Lage entsprechend der Summe der Hübe von Drehzahlregler 32 und Beschleunigungs regler 34.
Auch wenn man beliebig grosse, die Sta bilität sichernde temporäre Statiken herstellt, indem man durch das Übersetzungsgestänge 17, 18, 19 dafür sorgt, dass schon bei klein sten Hüben des Stufenkolbens 10 und damit des Servomotors 3 der Katarakt 21 seinen vollen Hub zurücklegt, wird dadurch die freie Bewegeng des Beschleunigungsreglers 34 in keiner Weise behindert.
Bei plötzlichen BelastimgsändeiLingen stellt sich die maximale Verstellgeschwindig- lseit des Servomotors 3 ein, ohne dass erst die Drehzahl um den Betrag abweichen muss, der notwendig ist, um entgegen der Wirkung einer hohep. temporären Statik das Steuer ventil 4 um den Hub zu öffnen, der die maxi male Verstellgeschwindigkeit auslöst. Dies wird vielmehr durch den Beschleunigungs regler 34 besorgt, der hierzu nur schwach dosiert zu werden braucht.
Er muss unter dem Einfleiss der Beschleunigung imstande sein, einen Verstellhub des Steuerpunktes 42 auszulösen, der etwas grösser ist als der maxi male Hub des entgegenwirkenden Kataraktes 21, um trotz dieser Gegenwirkung das Vor steuerventil 13 und damit das Steuerventil 4 betätigen zu können. Durch das Abblaseventil 28 wird der Hub des Kataraktes 21 und damit des Steuerpunktes 31 in engen Grenzen ge halten, indem das Ventil 28 abbläst, sobald diese Hubgrenzen nach oben oder unten Über schritten werden.
Durch enge Hubbegrenzung für die Ge genwirkung des Kataraktes 21 kommt man also mit einer kleinen Dosierung der Beschleu nigungswirkung des Beschleunigungsreglers 34 aus, die um ein Vielfaches geringer ist als wenn der Beschleunigungsregler die Stabili- tät der Regelung herstellen müsste, was der Katarakt 21 schon besorgt. Man verhindert dadurch eine übertrieben starke Reaktion des Besehleunigungsreglens 34, welche die Dreh zahlregelung verschlechtern würde, indem dann schon bei kleinsten plötzlichen Last änderungen die Steuerung mit der vol len Verstellgesehwindigkeit einsetzen würde.
Vielmehr lässt sieh durch geeignete Wahl des toten Spiels zwischen den Scheiben 48, 49 und den Federtellern 46, 46 eine Zone schaf fen, bei welcher der Beschleunigungsregler 34 überhaupt nicht anspricht. Bei sehr mässiger Dosierung kann man diese Zone auch weg fallen lassen. Ferner ist bei mässiger Dosie rung die dargestellte, äusserst einfache Bau art eines hydraulischen Besehleunigun gs- reglers verwendbar. Bei höherer, zur Siche rung der Stabilität notwendiger Dosierung vermag die relativ langsame Bewegung der Steuerstange 33 durch einen hydraulischen Beschleunigungsregler nicht die notwendigen Hubdifferenzen auszulösen.
Man ist dann ge zwungen, die viel komplizierteren nmeclhani- schen Beschleunigungsregler zu verwenden, die in der Rotation den Beschleunigungs- effekt messen.
U m die Beschleunigungswirkung noch weiter herabsetzen, oder um, zwecks Vergrö sserung der stabilisierenden Zone des Ka taraktes 21, dessen dem Beschleunigungsregler 34 entgegenwirkenden Hub heraufsetzen zu können, ist das erwähnte Abblaseventil 50 vor gesehen, das sieh so einstellen lässt, dass es den Öldruek im Katarakt 21 und damit seine Gegenwirkung aufhebt, sobald der Hut) des Steuerpunktes 42 ein bestimmtes Mass nach oben oder unten überschreitet.
Dies ist der Fall, wenn der Beschleunigungsregler 34 stark anspricht oder die Drehzahl stark abweicht. Die Vorstenerung 6 kann dann, ohne dass durch Gegenwirkung des Kataraktes 21 das Vorsteuerventil 13 in seine Beharrungslage zurückkehrt, un gehindert seine Verstellbewe gung fortsetzen, so dass der Servomotor 23 immer mit maximaler Verstellgeschwindigkeit läuft, solange das Abblaseventil 50 offen ist. Es schliesst aber, sobald sieh der Steuerpunkt 42 seiner Beharrungslage nähert, wonach in der schmalen Zone in der Nähe der Behar rung, die für die Stabilität, wie bekannt, mass gebend ist, der Katarakt 21 wieder funkions fähig wird. Letzterer kann also in dieser Zone seine stabilisierende Wirkung ausüben.
Um ein Überregeln beim Abblasen des Kataraktes 21 zu vermeiden, kann es zweck mässig sein, zu verhindern, dass die Vorsteue rung 6 imstande ist, viel schneller zu laufen a ls der Servomotor 3. Die Verstellgeschwin digkeit des Servomotors 3 wird durch die Blende 5 begrenzt, während bei abblasendem Katarakt 21, sei es durch das Abblaseventil 28 oder 50, die Vorsteuerung 6 ungehindert den vollen Hub durchläuft, wenn keine Mass nahmen hiergegen getroffen werden. Es be steht dann die Gefahr, dass beim Aufhören des Abblasevorganges der wieder wirksame Katarakt 21 die Vorsteuerung 6 in einer mit demn Servomotor 3 nicht übereinstimmenden Grenzlage festhält, so dass auch der Servo- inotor 3 seinen vollen Hub zurücklegt und da durch überregelt.
Die Verstellgeschwindigkeit der Vorsteue rung 6 lässt sieh derjenigen des Servomotor 3 anpassen, indem man durch die Blende 14l, die auf die Blende 5 des Hauptservo motors 3 abgestimmt ist, die Verstellgeschwin digkeit der Vorstenerung 6 ebenso begrenzt wie die des Servomotors 3. Eine noch genauere Abstimmung der Ver- stellgesehwindigkeiten lässt sieh mittels des Sperrventils 15 erreichen, das vom Steuer ventil 4 betätigt wird.
Wenn eine bestimmte Hubzone des Steuerventils 4 nach oben oder unten überschritten wird, die genügt, um die maximale Verstell-eselnvindigkeit des Servo motors 3 herzustellen, sperrt Ventil 15 ab, so (lass die V orstenerung 6 stehen bleibt. Erst wenn der Servomotor 3 sieh weiter bewegt. hat und über die Rückffihrun- 31 das Steuer ventil. 4 zu schliessen beginnt, wird das Sperr ventil 15 wieder freigegeben, so dass die Vor steuerun- 6 wieder den Grenzhub des Steuer ventils 4' herstellt.
Das Sperrventil 1.5 ver hindert also, dal) die Vorsteuerung 6 einen grösseren Hub zurücklegt als notwendig ist, um das Steuerventil 4 gerade auf seinem Grenzhub zu halten. Die Vorsteuerung 6 folgt also genau der Rückführbewegung des Servomotors 3, wodurch übereinstimmende Verstellgeschwindigkeiten zwischen Servo motor 3 und Vorsteuerung 6 gesichert sind.
Wie bekannt, genügt es zur Sicherung der Stabilität, wenn in der Zone kleiner Ab weichungen von der Beharrung die Mittel zur Sicherung der Stabilität zur Wirkung kom men. In dieser Zone kleiner Abweichungen sichert der Katarakt 21 die Stabilität, indem er durch die grosse temporäre Statik und die grosse Isodromzeit nur ganz langsame Ver stellbewegungen der Vorsteuerung 6 zulässt. Je grösser die temporäre Statik ist, um so ge ringere Bewegungen der Vorsteuerung 6 ge nügen, um mit Hilfe des Kataraktes 21 bei Bewegungen des Steuerpunktes 42 das Vor- steluerventil 13 wieder in die Beharrungslage zu bringen. Der Katarakt 21 sichert also schon die zur Stabilität notwendige Verlang samung.
Es muss also nicht zusätzlich noch der Servomotor 3 so eingerichtet sein, dass er bei kleinen Abweichungen nur ganz lang same Verstellbewegungen ausführt, wie dies der Fall sein muss, wenn ein Beschleuni gungsregler vorhanden ist, der ohne Verlang samung durch einen Katarakt selbst die Sta bilität sichert. Bei der beschriebenen Regeleinrichtung darf also der Servomotor 3 der Vorsteuerung 6 vom Standpunkt der Stabilität aus beliebig schnell folgen. Der schnelle Servomotor 3 lässt sich deshalb durch das Handrad 7 oder den Fernverstellmotor 8 augenblicklich durch den Schaltwärter verstellen.
Der Besehleunigungsregler 34, der auf plötzliche Belastungsänderungen anspricht, schon ehe der Drehzahlregler 32 um den Hub abweicht, der notwendig ist, um entgegen der temporären Statik das Steuerventil 4 auf maximale Verstellgeschwindigkeit anzuheben, gestattet grössere Hübe des Steuerventils 4 vorzusehen. Ohne Beschleunigungsregler 34 würde dieser grössere Hub des Steuerventils 4 eine grössere Drehzahlabweichung bedingen, bei der sich erst die maximale Verstellge schwindigkeit des Servomotors 3 einstellt. Dass der Beschleunigungsregler 34 also ohne grö ssere Drehzahlabweichungen gestattet, mit grösseren Hüben des Steuerventils 4 zu arbei ten, reduziert die zur Herstellung der maxi malen Verstellgeschwindigkeit notwendigen Querschnitte des Steuerventils 4.
Das verbil ligt das Steuerventil 4, ferner die Vorsteue rung 6, die zui dessen Antrieb dient, und auch den Katarakt 21 mit Zubehör, indem alle diese Teile kleiner bemessen werden können, wenn ein kleineres Steuerventil 4 zu betätigen ist.
Der schnelle Servomotor 3 arbeitet ferner mit so hohen Öldrücken, dass sich seine Rei bungskräfte mit Leichtigkeit überwinden las sen. Während beim reinen Beschleunigungs regler die zur Stabilität notwendige Verlang- samung in den Servomotor 3 zu verlegen ist, wodurch so kleine steuernde Druckunter- schiede entstehen, dass der Verlangsamung Grenzen gesetzt sind, bei denen der Servo motor in jeder Lage stehen bleibt, besteht, eine solche Grenze bei der beschriebenen Ein richtung in keiner Weise.
Man kann die zur Stabilität notwendige Verlangsamung durch hinstellen der temporären Statik und der Isodromzeit des Kataraktes 21 ohne irgend welche Rückwirkungen auf die Bewegungs fähigkeit des Servomotors 3 erreichen.
Die temporäre Statik wird z. B. durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwi schen der Bewegung der Vorsteuerung 6 und des Kataraktes 21 eingestellt, die Isodromzeit. durch das Ventil 25. Im Gegensatz zum rei nen Beschleunigungsregler, der zur Änderung der Verlangsamung Umbauarbeiten erfordert, können bei der beschriebenen Einrichtung die :Änderungen von temporärer Statik lind ISo- dromzeit dureh Fernauslösung mit Hilfe der elektrischen Spule 30 im. Betrieb erfolgen. Die Umstellung lässt sich also z.
B. beim Über gang vom Parallelbetrieb zur Versorgun",#; eines isolierten Netzteils automatisch durch führen.
An Stelle eines hydraulischen Besehleuni- gungsreglers lässt sieh auch ein rotierender mechanischer oder ein elektrischer Beschleu nigungsregler verwenden.
Statt den Beschleunigungsregler 34 ge meinsam mit dem Drehzahlregler 32 auf das Vorsteuerventil 13 wirken zu lassen, kann man auch durch den Beschleunigungsregler 34 nur das Abblaseventil 50 für den Katarakt 21 betätigen lassen. Auch dann wird bei plötzlichen Belastungsänderungen sofort eine Verstellbewegung der Vorsteuerung 6 und damit des Servomotors 3 ausgelöst, indem schon bei kleinsten Hüben des Steuerpunktes 42 die Vorsteuerung 6 sieh ungehindert ver stellt und damit über Steuerventil 4 die maxi male V erstellgeschwindigkeit des Servomotors 3 einleitet.
Auch in diesem Fall arbeiten Be schleunigungsregler 34 und Katarakt 21 in der Weise zusammen, dass der Beschleuni gungsregler 34 nicht durch grössere temporäre Statik in seiner freien Bewegung gehindert wird.
Ausser der im vorliegenden beschriebenen temporären Statik kann, wie üblich, der Dreh zahlregler ausserdem durch eine nicht darge stellte Einrichtung eine permanente Statik herstellen.
Ausser der dargestellten Vorsteuerung 6 können noclh weitere Vorsteuerorgane, z. B. für den Drelhzablregler, vorhanden sein.