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Regeleinrichtung Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung mit
einem eine zu regelnde'Größe beeinflussenden Stellglied, das durch einen Stellmotor
nach Maßgabe eines Regelimpulses eingestellt wird, welche Regeleinrichtung mindestens
zwei voneinander unabhängige Impulsgeber aufweist, wobei zwischen den Impulsleitungen
der Impulsgeber und dem Stellmotor ein Umschaltorgan angeordnet ist, welches jeweils
eine der lmpulsleitungen mit dem Stellmotor verbindet, und mindestens ein Hilfsregler
vorgesehen ist, welcher die Differenz aus der Impulsgröße der in Wirkverbindung
mit dem Stellmotor stehenden Impulsleitung und derjenigen der abgeschalteten Impulsleitung
bildet und diese Differenz als Hilfsimpuls dem Impuls in der abgeschalteten Impulsleitung
überlagert.
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Derartige Regeleinrichtungen, bei denen die Beeinflussung eines Stellgliedes
vorübergehend durch einen zweiten Impuls nach Abschaltung eines ersten Impulses
übernommen wird - wobei der zweite Impuls von einer zweiten Regel- oder Steuereinrichtung
stammen oder durch manuellen Eingriff ausgeübt werden kann - weisen häufig
den Nachteil auf, daß z. B. beim Umschalten vom automatischen auf den manuellen
Steuerimpuls, je nach dem zufälligen Unterschied zwischen den beiden Impulsen
im Moment des Umschaltens, das Stellglied sich sprunghaft bewegt, was eine heftige
und daher unerwünschte Störung im momentanen Gleichgewichtszustand der geregelten
Anlage nach sich ziehen kann.
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Es ist eine von automatischem Betrieb auf Einstellung von Hand umschaltbare
Regeleinrichtung bekanntgeworden, welche einen Hilfsregler aufweist, der bei Handeinstellung
dem abgeschalteten und daher unwirksamen automatischen Regelimpuls einen Hiffsimpuls
überlagert, welcher die Differenz zwischen dem automatischen Impuls und dem augenblicklich
von Hand eingestellten Impuls ausgleicht. Bei Umschaltung der Regelung von Handeinstellung
auf automatischen Betrieb besteht daher keine Impulsdifferenz und dieses Umschalten
erfolgt stoßfrei. Der Hilfsimpuls klingt dabei nach kurzer Zeit ab und die weitere
Regelung erfolgt automatisch. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß der Impulsausgleich
nur in einer Richtung wirksam ist und bei Umschaltung von automatischem Betrieb
auf Handeinstellung die Handeinstellvorrichtung zuerst unter Beobachtung eines Meßgerätes
für die Impulsdifferenz derart eingestellt werden muß, daß eine eventuelle Impulsdifferenz
verschwindet. Diese Einrichtung macht ein schnelles Umschalten von »automatisch«
auf »Hand« unmöglich und erfordert eine sorgfältige Bedienung, wobei trotzdem die
Möglichkeit einer Fehleinstellung nicht ausgeschlossen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen
und eine Einrichtung zu schaffen, die ein jederzeitiges einfaches, stoßfreies Umschalten
in beiden Richtungen ermöglicht und eine Fehlbedienung bei der Umschaltung unmöglich
macht.
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Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Umschaltorgan jeweils eine der Inipulsleitungen mit dem Stellmotor verbindet,
gleichzeitig die Verbindung des Hilfsreglers mit derjenigen von den Impulsleitungen,
welche abgeschaltet ist, vermittelt.
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Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung wird an Hand zweier in den Fig.
1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
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In Fig. 1 bedeutet 1 die geregelte Anlage, auch Regelstrecke
genannt. Eine solche Regelstrecke könnte im einfachsten Falle beispielsweise ein
von einer Flüssigkeit durchflossenes Rohr sein, an dessen einem Ende ein Regulierventil
als Stellglied und an dessen anderem Ende eine Mengenmeßeinrichtung angeordnet ist.
Die »Regelstrecke« beziehungsweise »geregelte Anlage« kann aber auch beispielsweise
ein mit einer Heizungseinrichtung ausgestattetes Gebäude sein, dessen Innentemperatur
durch eine Regeleinrichtung unabhängig vom Außenklima konstant gehalten wird. Im
vorliegenden Beispiel ist am Ausgang der beliebigen geregelten Anlage
1 die Meßstelle 2 mit dem Meßorgan 20 angeordnet, dessen Meßwert vom Impulsgeber
3 in einen Regelimpuls umgewandelt
wird. Der Impulsgeber
3 kann in bekannter Weise so eingerichtet sein, daß er einen bestimmten funktionellen
Zusammenhang zwischen dem Meßwert und dem daraus gewonnenen Regelimpuls herstellt.
Meßwerte und Regelimpulse können beispielsweise zueinander linear sein. In einem
anderen Falle jedoch kann z. B. einem linearen Anstieg des Meßwertes eine nach einer
quadratischen Funktion verlaufende Impulskurve zugeordnet sein usw. Der Impuls gelangt
nunmehr vom Impulsgeber 3 über die Impulsleitung 4 zum Umschaltorgan
5 und von dort - bei der in der Fig. 1 gezeigten Stellung des
Umschaltorganes - unmittelbar zum Stellmotor 6, welcher das Stellglied
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der geregelten Anlage 1 betätigt.
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über eine Impulsleitung 8 wird dem Umschaltorgan
5 ein zweiter, von außen, z. B. von einer Handstellvorrichtung kommender
Regelimpuls zugeführt. Die Regeleinrichtung weist ferner den Hilfsregler
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auf, welcher über die Meßleitungen 14 und 150 die Impulshöhe in der
Impulsleitung 4 und über die den Meßleitungen 15 und 140 die Impulshöhe in
der Impulsleitung 8 mißt und miteinander vergleicht. Der Hilfsregler
9 bildet aus diesem Vergleich einen Hilfsimpuls und leitet diesen über die
Hilfsimpulsleitung 11 und das Umschaltorgan 5 an ein Additionsglied
12 in der Impulsleitung 8. Die Hilfsleitung 11 ist außerdem durch
das Umschaltorgan 5 an eine zur Impulsleitung 4 führende Hilfsimpulsleitung
11' mit einem Additionsglied 10 umschaltbar. Die Ausbildung des Umschaltorganes
ist derart, daß jeweils, wenn eine der Impulsleitungen 4 und 8 mit dem Stellmotor
6 verbunden ist, die Hilfsimpulsleitung 11 mit der anderen abgeschalteten
Impulsleitung in Verbindung steht. In den Hilfsimpulsleitungen 11, 11' sind
Impulsspeicher 17, 18 angeordnet, welche so eingerichtet sind, daß
der in ihnen gespeicherte Impuls nach dem Umschalten des Umschaltorganes
5 langsam abklingt.
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Nach Umstellung des Umschaltorganes 5 aus der gezeichneten
Stellung in die andere, den Stellmotor 6
mit der Impulsleitung 8 verbindende
Stellung wirkt am Stellmotor 6 an Stelle des Impulses in der Impulsleitung
4 die zunächst gleichgroße Summe der Impulse aus der Impulsleitung 8 und
aus der Hilfsimpulsleitung 11, d. h. der Stellmotor reagiert zunächst nicht
auf die Betätigung des Umschaltorganes 5. Mit dem Verstellen des Umschaltorganes
5 wird jedoch gleichzeitig die Zufuhr der Hilfsenergie zum Impulsspeieher
8 unterbrochen. Der Hilfsimpuls sinkt dadurch mit einem beliebig einstellbaren
Zeitgradienten auf den Wert 0, worauf lediglich der aus der Impulsleitung-
8 ankommende Impuls die alleinige Steuerung des Stellgliedes übernimmt.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Regeleinrichtung nach der Erfindung,
ausgeführt mit hydraulischen Mitteln. Analog zur Anlage nach Fig. 1 wirken
bei der hy-
draulischen Regeleinrichtung entweder der automatische Impuls
des Reglers 3 über die Impulsleitung 4 oder die Handverstellung
80 über die Impulsleitung 8
wahlweise über Additionsglieder
100 bzw. 120 auf das Umschaltorgan 5, und je nach dessen Stellung
weiter auf den federgefesselten Stellmotor 6 und das Stellglied
7, welches im gezeigten Beispiel eine Drosselklappe 70 ist. In der
in der Zeichnung gezeigten Stellung A des Schiebers 21 des Umschaltorganes
5
wirkt momentan der vom Regler 3 ausgehende Regelimpuls über die Impulsleitung
4 und das Additionsglied 100 auf den Stellmotor 6. Dieser Impuls wirkt
auch noch gleichzeitig über die Leitung 22 auf die linke Seite des Kolbens
250 im Vergleichsorgan 25,
während auf dessen rechte Seite über das
Additionsorgan 120 und die Leitung 23 der Handverstellungsimpuls wirkt. Ist
nun einer der Impulse größer als der andere, so bewegt sich der Kolben
250 des Vergleichsorganes 25 bis zur Gleichgewichtseinstellung mit
der Kraft der Feder 24 und betätigt dabei den Schieber 26. Im unbelastetenZustand
wird der Kolben 250 durch die Feder 24 in der Neutralstellung gehalten. Der
Steuerschieber 26 bewirkt in bekannter Weise durch Einstellung eines Steuerdruckes
in den Steuerleitungen 260 und 261 ein Nachlaufen des Kolbens
180 im Einstellorgan 18, wodurch die Vorspannkraft der Kupplungsfeder
29 auf die im Additionsglied 120 befindliche Steuerglocke 121 zusätzlich
in der Weise verändert wird, daß der aus dem Additionsglied 120 austretende Impuls
dem aus dem Additionsglied 100 austretenden Impuls gleich ist.
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Wird nun der Schieber 21 aus der Lage A nach links in die Lage
B bewegt, so bleibt wegen der Gleichheit der Impulse zunächst der Stellmotor
6 unverändert in der zuletzt eingenommenen jeweiligen Stellung. Je nach Einstellung
des Drosselhahnes 34 an der Umführungsleitung 340 des Einstellorganes
18
wird sich jedoch die Feder 29 mit der Zeit entspannen und somit
wird der Stellmotor 6 in die dem Impuls der Handverstellung 80 zugeordnete
Lage gehen.
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Das Vergleichsorgan 25, der Steuerschieber 26 und das
Einstellorgan 18 bilden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Teile des einen
der beiden Hilfsregler, während Vergleichsorgan 27, Steuerschieber
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und Einstellorgan 17 Teile eines zweiten Hilfsreglers bilden. Letzterer
gehört zu einer auf der linken Seite von Fig. 2 dargestellten Variante der Regeleinrichtung.
Dort sind das Einstellorgan 17 und die Kupplungsfeder 33 durch einen
selbsthemmenden Kulissenschieber 32 gekoppelt. Wird bei dieser Ausführungsart
das Vergleichsorgan 27 außer Betrieb genommen, indem der Umschaltschieber
21 aus der Lage B nach rechts in die Lage A geschoben wird, so bleibt das
obere Ende der Kupplungsfeder 33 in der ihm zuletzt gegebenen Lage stehen,
bis das Vergleichsorgan 27
wieder in Betrieb genommen wird. Die im Addierorgan
100 superponierte Kraft des linken Hilfsreglers verschwindet somit nicht.
Die Einstellorgane 17 und 18 in Fig. 2 entsprechen damit funktionell
den Impulsspeichern 17 und 18 in der Fig. 1. Zwischen den beiden
erstgenannten, als Impulsspeicher wirkenden Einstellorganen 17 und
18 in Fig. 2 besteht aber der Unterschied, daß das Einstellorgan
18 eine Einrichtung, bestehend aus der Bypaßleitung 340 mit Drosselorgan
34 besitzt, welche bewirkt, daß nach Ab-
schalten des Vergleichsorganes
25 der Mlfsimpuls abklingt, während bei dem Verstellorgan 17 beim
Ab-
schalten des Vergleichsorgans 27 der aufgespeicherte Impuls in
voller Höhe bestehen bleibt.
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Die Erfindung ist nicht an die in der Fig. 2 beispielsweise gezeigte
Ausführung mit hydraulischen Mitteln gebunden. Sie kann sowohl mit rein mechanischen
Mitteln, als auch mit hydraulischen Mitteln und schließlich mit elektrischen Mitteln
und nicht zuletzt auch mit einer Kombination aus mechanischen, hy-
draulischen
und elektrischen Mitteln verwirklicht werden. Auch ist es nicht nötig, daß der ffilfsimpuls
dem zeitweilig abgeschalteten Impuls dauernd überlagert ist, es genügt wielmehr,
wenn der Hilfsimpuls dem zeitweilig abgeschalteten Impuls erst im Moment des Umschaltens
überlagert wird.