Regelungsvorrichtung zur Steuerung eines Servomotors, bei welcher Hilfsmittel ein Steuerorgan für den Servomotor gegen dessen Mittellage drängen. Die Erfindung betrifft eine Regelungsvor richtung zur Steuerung eines Servomotors, bei welcher Hilfsmittel ein Steuerorgan für den Servomotor gegen seine Mittellage drängen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung der das Steuerorgan gegen die Mittellage zu drängen trachtenden Hilfsmittel derart begrenzt ist, dass das Steuerorgan aus seiner Mittellage um einen verhältnismässig geringen Betrag aasgelenkt werden kann, bevor die Hilfsmittel auf dasselbe zur Ein wirkung kommen.
Regelungsvorichtungen zur Steuerung eines Servomotors, bei welchen ein Steuerorgan für den Servomotor durch besonders dafür angeordnete Hilfsmittel, z. B. Federn oder Gewichte, beständig gegen die Mittellage ge drängt wird und nur unter Überwindung des Widerstandes dieser Hilfsmittel aus der Mit tellage aasgelenkt werden kann, sind zum Bei spiel durch Schweizer Patent 88268 bekannt. Bei solchen bereits bekannten Vorrichtungen wird das Steuerorgan .durch ein von einem Regler bewegtes Hilfsorgan, z. B. eine Pendel muffe, unter Vermittlung eines Kataraktes oder dergleichen, aus seiner Mittellage aas gelenkt.
Durch das Zusammenwirken dieses Kataraktes und der auf das Steuerorgan ein wirkenden Hilfsmittel wird dabei erreicht, dass das Steuerorgan nur aasgelenkt wird, wenn und so lange sich das vom Regler bewegte Hilfsorgan mit einer gewissen Mindestgeschwindigkeit bewegt, und dass es selbsttätig in seine Mittellage zurückbewegt wird, sobald die Geschwindigkeit des Hilfs- organes unter die erwähnte Mindestgeschwin digkeit sinkt. Das hat zur Folge, dass, wenn es sich zum Beispiel um eine Steuerung eines Servomotors für die Regelung einer Kraft maschine handelt, jeder Regelungsvorgang selbsttätig unterbrochen wird, sobald die Be schleunigung der Kraftmaschine unter ein gewisses Mass sinkt.
Derartige Vorrichtungen bewirken zwar in sehr vorteilhafter Weise eine Unterbrechung der Servomotorbewegung im erforderlichen und gewollten Augenblick, haben aber den Nachteil, dass durch dieselben nicht ohne weiteres eine durch den Regler bestimmte eindeutige Lage des beweglichen Teiles des Servomotors bewirkt wird, weil eben die Be einflussung des Servomotors einzig und allein von der Geschwindigkeit der Bewegurig des Hilfsorganes, z. B. der Pendelmuffe, und nicht von der Lage desselben abhängig ist.
Man hat deshalb schon, wie ebenfalls durch das Schweizer Patent 88268 bekannt geworden ist, diesem Übelstand dadurch begegnet, dass neben der in der beschriebenen Weise wir kenden Steuerung eine zweite, entsprechend kleiner bemessene Steuerung angeordnet wurde, welcher die Aufgabe zufällt, die erforderliche oder gewünschte Abhängigkeit der Stellung des beweglichen Teiles des Servomotors von derjenigen des Reglers zu sichern.
Das Hin zukommen einer zweiten Steuerung bedeutet natürlich an sich schon einen Nachteil, wozu noch kommt, da1J die zweite Steuerung, weil nur von der Lage des Reglers abhängig, aus bekannten Gründen. zu Schwingungen beim Regelungsvorgang führen kann.
Diesen Nachteilen begegnet, eine Vor richtung nach vorliegender Erfindung. Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Steuerung, bei welcher ein hydrau lischer Servomotor, der zur Regelung einer Kraftmaschine dient, durch einen Fliehkraft regler beeinflusst wird; Fig.2 zeigt eineEinzelheit dieserSteuerung in grösserem Massstab, und Fig. 3 zeigt Diagramme, welche die Wir kungsweise der Steuerung veranschaulichen. 1 bezeichnet einen Servomotorzylinder, in welchem ein Kolben 2 beweglich ist.
Letz terer ist durch eine Kolbenstange 3 und Laschen 4 mit einem Hebel 5 verbunden, welcher die Bewegung des Servomotorkolbens 2 auf eine Hauptregulierwelle 6 überträgt, von der aus in geeigneter Weise die Rege lungsorgane der Kraftmaschine, z. B. ein Dampfeiiilassventil, bewegliche Leitschaufeln oder dergleichen, betätigt werden. Die Druck verteilung auf die beiden Seiten des Kolbens 2 wird durch einen Steuerschieber 7 beherrscht, der in eitlem Gehäuse 8 beweglich angeord- net ist, und am Rande Nuten 40 aufweist. Der Schieber 7 bildet das Steuerorgan für den Servomotor 1, 2.
Das Gehäuse 8 erhält Druckflüssigkeit durch eine Leitung 9, wäh rend Stutzen 10 und 11 zur Ableitung der verbrauchten Druckflüssigkeit dienen. Iin Gehäuse 8 vorgesehene Ringkanäle 12 und 13 sind durch Leitungen 14 und 15 mit dem Raum 11 bezw. 1 des Zylinders 1 verbunden. Der Steuerschieber 7 ist durch eine Verbin dungsstange 16 starr mit dem Gehäuse 17 eines Kataraktes verbunden, dessen Kolben 18 durch eine Stange 19 an das äussere Ende 20 eines Steuerhebels 21 angelenkt ist,
der um einen festen Drehzapfen 22 beweglich ist und unter Vermittlung einer Muffe 24 von einem Fliehkraftregler 25 bewegt werden kann. Letzterer wird in bekannter, nicht ge zeigter Weise von der Kraftmaschine aus angetrieben.
Die Verbindungsstange 16 besitzt einen abgesetzten Teil 26 (Fig. 2), welcher an beiden Enden durch die Anschläge 27 und 28 begrenzt ist. Innerhalb der Verengung 26 befinden sieh zwei Teller 30 und 31, zwischen welchen eine Feder 32 eingespannt ist. Durch die Spanung dieser Feder 32 werden die Teller 30 und 31 für gewöhnlich gegen An schlagflächen 33 und 34 am Steuerschieber gehäuse 8 gepresst.
In der Mittelstellung des Steuerschiebers 7 besteht zwischen dem An schlag 27 und dem Teller 30 einerseits, so wie zwischen dein Anschlag 28 und dem Teller 31 anderseits ein geringes Spiel (Fig. 2), um dessen Betrag der Steuerschieber 7 nach oben oder unten bewegt werden kann, ohne dass ein Widerstand der Feder 32 zu über winden ist.
Im Kataraktgehäuse 17 sind Federn 91, 43 angeordnet, welche sich einerseits am obern bezw. untern Boden des Gehäuses 17, anderseits an einem Ring 35 bezw. 36 ab stützen. Die Ringe 35, 36 liegen, wenn der Kolben 18 mit Bezug auf das Gehäuse 17 in der .Mittelstellung sich befindet, auf durch eine Verengung 42 des Gehäuses 17 gebil deten Anschlägen auf, so dass der Katarakt kolben<B>18</B> in der genannten Mittelstellung gegenüber dem Gehäuse 17 festhalten wird. Die Spannung dieser Federn 41, 43 ist etwas geringer, als diejenige der Feder 32.
Im Kataraktkolben 18 ist eine kleine Bohrung 37 vorhanden, durch welche die Kataraktflüssig- keit von einer Seite des Kolbens 18 auf die andere gelangen kann.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung sei nunmehr anhand der Fi guren erklärt. In Fig. 3 sind als Abszissen von links nach rechts die Zeit t des Regulier- vorgaiiges, als Ordinaten einmal die Öffnung o der Haupteinlassorgane der Kraftmaschine, sodann die Umlaufszahl n dieser Maschine aufgetragen.
Bis zur Zeit t1 herrsche ein Beharrungszustand mit einer Öffnung o1 der Haupteinlassorgane und der Urinlaufszahl n1. Zur Zeit t1 werde dieser Beharrungszustand der Maschine infolge einer Entlastung der letzteren unterbrochen. Es tritt infolgedessen augenblicklich eine Beschleunigung der Ma schine auf. E s hebt sich daher die Muffe 24 des Fliehkraftreglers 25 und der Hebel 21. wird angehoben, wobei er sich um seinen Drehzapfen 22 bewegt.
Im Beginne der Auf wärtsbewegung des Hebels 21, wobei er ver mittelst der Stange 19 den Kataraktkolben 18 mitnimmt, wird infolge der Spannung der obern Feder 41 im Katarakt das Kata- raktgehäuse 17 samt dem damit verbundenen Steuerschieber 7 ebenfalls angehoben.
Sobald jedoch der Anschlag 28 am Teller 31 zum Anliegen kommt, kann eine Weiterbewegung des Steuerschiebers 7 nach oben nur unter Überwindung der Spanuung der Feder 32 erfolgen, also nur dann, wenn über dem Kataraktkolben 18 ein Druck herrscht, der zusammen mit der Spannung der obern Feder 41 eine Verstellkraft ergibt, die grösser ist, als der infolge Spannung der Feder 32 entste hende und der Auslenkung des Schiebers 7 entgegenwirkende Widerstand. Nun ist der Druck über dem Kataraktkolben 18. einzig und allein abhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher der Kolben 18 sich im Gehäuse 17 nach aufwärts bewegt.
Je grösser diese Geschwindigkeit, ein desto höherer Druck ist natürlich erforderlich, um die verdrängte Kataraktflüssigkeit durch die Bohrung 37 im Kolben 18 zu pressen. Sobald die Geschwin digkeit, mit welcher sich der Kolben 18 auf wärts bewegt, unter ein gewisses Mass sinkt, wird der Druck über dem Kolben 18 so ge ring werden, dass der Steuerschieber.7 unter dem Einfluss der Feder 32 nach unten, das heisst gegen seine Mittellage hin, zurückge drängt wird. Durch geeignete Wahl der Federspannungen und des Durchmessers. der Bohrung 37 im Kolben 18 hat man es in der Hand, dieses Zurückdrängen des Steuer schiebers 7 im gewollten Augenblicke zu bewirken.
Zweckmässig wird mau die Ver hältnisse so wählen, dass der Steuerschieber 7 von der Zeit ti bis zur Zeit t2 (Fig. 3) voll ständig ausgelenkt bleibt und etwa zur Zeit t2, zu welcher die Geschwindigkeit der Auf wärtsbewegung des Kolbens 18 schon wesent lich abgenommen hat, zurückzugehen beginnt, und wiederum annähernd in, seiner Mittellage ist, wenn der Scheitelpunkt n3 der n-Kurve erreicht ist, was zur Zeit ts der Fall ist.
Unter dem Einfluss der Steuerung ist während der Zeit von t1 bis 1s Druckflüssigkeit der rechten Seite- des Servomotors 1, 2, das heisst dem Raum 11 zugeführt worden, während gleichzeitig der Raum 12 mit dem Ablauf verbunden gewesen ist. Infolgedessen hat sich der Kolben 2 von rechts nach links ver schoben und dadurch die Öffnung der Haupt einlassorgane der Maschine vom Betrag o1 auf den Betrag os verringert. Zur Zeit ts findet keine Beschleunigung der Maschine mehr statt und die Maschine läuft, wenigstens unter gewissen Voraussetzungen, mit der richtigen, der neuen Belastung entsprechen den Füllung, doch ist die Umdrehungszahl n derselben augenblicklich noch zu hoch.
Der Steuerschieber 7 ist, wie oben erklärt wurde, beim Aufhören der Beschleunigung der Maschine unter dem Einfluss der Feder 32 nach unten zurückgegangen und die rasche Bewegung des Kolbens 2 nach links ist unterbrochen worden. Der Steuerschieber 7 geht aber unter dem Einfluss der Feder 32 nur so weit nach unten zurück, bis der Teller 31 am Anschlag 34 des Gehäuses 7 zurr Aufsitzen kommt. Der Steuerschieber 7 bleibt dann unter dem Einfluss der gespannten obern Feder 41 im Katarakt 17, 18 um den geringen Betrag des Spieles, das in der Mittel stellung des Steuerschiebers 7 zwischen dem Absatz 28 der Verbindungsstange 16 und dem Teller 31 vorhanden ist, nach oben verschoben.
Hierdurch bleiben die an den untern Rändern des Steuerschiebers 7 ange brachten Nuten 40 noch in Wirkung, und der Kolben 2 wird ganz langsam weiter im Sinne der Verringerung der Maschinenfüllung nach links bewegt. Als Folge hievon ergibt sich ein Abnehmen der Geschwindigkeit, wo durch in durch das Schweizer Patent 72769 bekannter Weise kurz nach dem Überschreiten des Gipfelpunktes yt-I der n-Kurve, z. B. zur Zeit 1s, der Steuerschieber 7 auch um den geringen Betrag, den er nach dem Zurück gehen unter dem Einfluss der Feder 32 noch nach oben verschoben war, zurückgestellt, das heisst in seine genaue Mittellage zurück geführt wird, was die vollständige Unter brechung der Schliessbewegung des Kolbens 2 bewirkt.
Die Zurückführung auf die Ge schwindigkeit ni erfolgt hierauf in der im genannten Patent beschriebenen Weise.
Wenn die Umlaufszahl der Maschine zum Beispiel infolge einer Belastungszunahme ab nimmt, vollzieht sich sinngemäss der Rege lungsvorgang im umgekehrten Sinne. Die Regelungsvorrichtung kann in bau licher Hinsicht Veränderungen unterworfen werden, ohne dass dadurch das Wesen der Erfindung berührt wird. So kann zum Bei spiel dafür gesorgt werden, dass auf jeden der Teller 30, 31 eine besondere Feder ein wirkt, in welchem Falle dann zwischen diesen Tellern ein mit der Verbindungsstange 16 fest verbundenes Glied anzubringen ist.
Die Hauptregulierwelle 6 kann selbstver ständlich ganz beliebige Organe beeinflussen, so unter anderem auch solche, welche zur Dämpfung schwingender Bewegungen von Körpern; zum Beispiel der Rollbewegungen von Schiffen dienen.