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Auf die Drehzahl eines rotierenden Gliedes ansprechende Auslösevorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine auf die Drehzahl eines rotierenden Gliedes ansprechende Auslösevorrichtung mit einem auf eine Feder einwirkenden fliehkraftbelasteten Organ. Ziel der Erfindung ist eine verbesserte drehzahlabhängige Vorrichtung, die einen reversiblen Vorgang, beispielsweise das Schliessen eines elektrischen Schalters, durchführt, wenn eine Welle eine vorbestimmte Minimaldrehzahl erreicht, und die einen weiteren Vorgang, beispielsweise das Öffnen eines Überdrehzahlauslöseventiles, auslöst, wenn die Welle eine vorbestimmte, höhere Maximaldrehzahl erreicht, wobei der zuletzt genannte Vorgang vorzugsweise nicht reversibel ist, so dass nach dem Überschreiten der Maximaldrehzahl und der Durchführung dieses zweiten Vorganges dieser nicht automatisch umgekehrt wird,
wenn anschliessend die Drehzahl wieder unter die Maximaldrehzahl fällt, sondern das betätigte Organ, beispielsweise das Auslöseventil, von Hand zurückgestellt werden muss.
Die Erfindung ist in erster Linie, aber nicht ausschliesslich, für einen drehzahlkonstanten Antrieb bestimmt, bei dem die Drehzahl eines elektrischen Generators, der an eine mit veränderlicher Drehzahl laufende Maschine angekoppelt ist, auf einem im wesentlichen konstanten Wert durch einen Luftmotor gehalten wird, der über ein Differentialgetriebe sowohl mit der Maschine als auch mit dem Generator gekoppelt ist und so ausgeführt ist, dass er in einer Richtung kraftgetrieben wird, um die von der Maschine gelieferte Drehzahl des Generators zu ergänzen, während seine Drehung in der entgegengesetzten Richtung zugelassen wird, wenn ein Anstieg der Generatordrehzahl bei einer hohen Maschinendrehzahl verhindert werden soll.
Bei einer derartigen Anordnung kann der Erfindungsgegenstand dazu dienen, den Generator von der Last zu trennen, wenn die Generatordrehzahl unter einer vorbestimmten Minimaldrehzahl liegt, die etwas kleiner als die erwünschte konstante Drehzahl ist, so dass der Generator beim Anlassen der Maschine nicht an seine Last angekoppelt ist, bis diese Drehzahl erreicht wird, und von der Last wieder getrennt wird, wenn aus irgendeinem Grund im Betrieb die Generatordrehzahl unter die Minimaldrehzahl fällt ;
ferner kann ein automatisches Auslöseventil vorgesehen sein, das zum Stillsetzen des Luftmotors dann in Tätigkeit tritt, wenn aus irgendeinem Grund die Generatordrehzahl über eine Maximaldrehzahl ansteigt, die etwas über der gewünschten konstanten Betriebsdrehzahl des Generators liegt, so dass eine Beschädigung verhindert wird, wenn beispielsweise die Maschine eine höhere Drehzahl annimmt, nachdem die Steueranordnung für den Luftmotor in der Stellung gesperrt worden ist, in welcher der Luftmotor zur Erhöhung der Generatordrehzahl kraftgetrieben wird.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass zwecks Auslösung verschiedener Steuervorgänge bei verschiedenen Drehzahlen das fliehkraftbelastete Organ, z. B. ein Kolben, auf zwei hintereinander geschaltete Federn verschiedener Vorspannung einwirkt, wobei die Verformung der schwächer gespannten Feder den einen und die Verformung der stärker gespannten Feder den andern Steuervorgang bewirkt. und dass ein Anschlag vorgesehen ist, der eine weitere Verformung der schwächer gespannten Feder verhindert, bevor die zur Verformung der andern Feder erforderliche Kraft erreicht ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das den ersten Steuervorgang durchführende Glied durch die stärker vorgespannte Feder mit dem fliehkraftbelasteten Organ, z. B. Kolben, gekuppelt, während das den zweiten Steuervorgang durchführende Glied direkt von dem fliehkraftbelasteten Organ, z. B.
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Kolben, betätigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die einen axialen Schnitt durch eine gemäss der Erfindung ausgeführte drehzahlabhängige Auslösevorrichtung zeigt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist eine Welle 1 vorgesehen, die auf geeignete Weise mit der Vorrichtung gekoppelt ist, deren Drehzahl überwacht werden soll, beispielsweise mit einem
Wechselstromgenerator des elektrischen Systemes eines Flugzeuges.
Die Welle 1 enthält in einer axialen Bohrung einen becherförmigen Kolben 2. Eine auf die Welle 1 aufgepasste Buchse 3 ist drehfest mit der Welle verbunden, während ihre L ngsbewegung relativ zu der Welle durch einen Querbolzen 4 begrenzt ist, der in der Buchse 3 befestigt ist und durch zwei Paare von Längsschlitzen 5 und 6 in der Welle 1 bzw. im Kolben 2 ragt. Auf der Buchse 3 ist über ein Schulterkugellager 7 ein Schalterbetätigungsglied 8 geführt, das an der Drehung der Welle 1 nicht teilnimmt. Das Schalterbetätigungsglied 8 wird durch eine Feder 11 in die dargestellte Lage gedrückt, in der eine an dem Glied 8 vorgesehene Kurvenfläche 9 einen mit dem Schalter verbundenen Kurvenfolger 10 die Stellung annehmen lässt, in welcher der Schalter geöffnet ist.
Die Kraft der Feder 11 wird über das Kugellager auf die Buchse 3 und von da über den Querbolzen 4 und eine zweite Feder 12, deren Anfangsvorspannung stärker als diejenige der ersten Feder 11 ist, auf denKolben 2 übertragen. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 wird durch einPaarL-förmigeZentrifugalgewichte 13 begrenzt, die bei 14 schwenkbar an Nasen 15 der Welle 1 gelagert sind.
Die Anfangsvorspannung der Feder 11 ist so bemessen, dass die Zentrifugalwirkung der L-förmigen Gewichte 13 auf den Kolben 2 bei der Drehzahl der Welle, bei welcher die Last an den Generator angeschaltet werden soll, ausreicht, um die Vorspannung der ersten Feder 11 zu überwinden und das Glied 8 gegen die Kraft dieser Feder zu verschieben, wobei der Querbolzen 4 durch die zweite Feder 12 in Berührung mit den Enden der Schlitze 6 im Kolben 2 gehalten wird, bis die Bewegung des Kolbens 2 dadurch beendet wird, dass der Bolzen 4 mit den Enden der Schlitze 5 in der Welle 1 in Berührung kommt. Bei dieser Axialbewegung wirkt das Schalterbetätigungsglied 8 über seine Kurvenfläche 9 auf den Kurvenfolger 10 so ein, dass der Schalter geschlossen wird und damit der Generator an die Last angeschaltet wird.
Wenn daraufhin die Generatordrehzahl wieder unter die zulässige minimale Betriebsdrehzahl fällt, bringt die Kraft der Feder 11 das Schalterbetätigungsglied 8 in seine Ausgangsstellung zurück, so dass der Kurvenfolger 10 den Schalter in seine Aus-Stellung zurückbringen kann und der Kolben 2 in die dargestellte Lage, zurückkehrt. Wenn dagegen die Drehzahl auf oder über der'Minimaldrehzahl gehalten wird, rufen weitere Änderungen der Drehzahl unterhalb eines vorbestimmten Maximalwertes keine weitere Bewegung des Kolbens 2 hervor, da die Vorspannung der Feder 12 so stark ist, dass die Zentrifugalkraft der Fliehgewichte 13 die Wirkung der Feder 12 erst dann überwinden kann, wenn die Maximaldrehzahl erreicht wird, welche die Sicherheitsabschaltgrenze darstellt.
Wenn dies der Fall ist, wird der Kolben 2 durch die Zentrifugalwirkung der Fliehgewichte 13 weiterbewegt, wobei die zweite Feder 12 zusammengedrückt wird und der Bolzen 4 sich entlang den Schlitzen 6 des Kolbens bewegt. Ein Kolbenansatzstift 34, der durch die vorangehende Zusammenpressung der Feder 11 im wesentlichen bis in Berührung mit einem koaxial zum Kolben 2 geführten Ventilbetätigungsstift 35 bis in den Körper 16 der Vorrichtung bewegt worden ist, bewegt dann den Ventilbetätigungsstift 35 in axialer Richtung gegen die Wirkung einer schwachen Feder 17, damit zwei Luftauslassöffnungen 19 und 20 geöffnet werden.
Die beiden Luftauslassöffnungen 19 und 20, welche mit den beiden Seiten eines automatischen Anlassund Sperrventiles über zwei Kanäle 21 und 22 verbunden sein können, sind normalerweise über eine Ventilplatte 18 verschlossen, die über eine Feder 23 von ausreichender Stärke auf ihrem Sitz gehalten wird.
Die Feder 23 liegt an dem Flansch 24 einer Verriegelungsbuchse 25 an, die auf einem hülsenähnlichenAbschnitt 26 des Körpers 16 gleitbar gelagert ist, in dem der Stift 35 geführt ist. Eine Bewegung der Buchse 25 durch die Feder 23 über eine vorbestimmte Stellung hinaus wird durch einen Satz von Verriegelungskugeln 27 verhindert, von denen jede in einer radialen Bohrung 28 des Hülsenabschnittes 26 geführt ist. Die Oberfläche des gleitbaren Stiftes 35 verhindert normalerweise, dass die Kugeln soweit in die Bohrung eintreten, dass die Buchse 25 daran vorbeigehen kann. Der Stift 35 weist eine ringförmige Vertiefung 29 auf, die so angeordnet ist, dass sie in eine Linie mit den Bohrungen 28 kommt, wenn der Kolben 2 gegen die Kraft der Feder 12 soweit bewegt worden ist, wie die Schlitze 6 zulassen.
Dann können die Kugeln 27 aus der Bahn der Buchse 25 heraustreten, so dass sich diese Buchse von der Ventilplatte 18 soweit fortbewegen kann, dass die Feder 23 ihre gesamte Spannung verliert, und dass die Ventilplatte 18 mit Unterstützung durch eine schwache Feder 31 die Öffnungen 19 und 20 freigeben kann, so dass ein freier Austrittsweg für die Luft aus den Kanälen 21 und 22 geschaffen wird. Bei dieser Bewegung wirken die Kugeln 27 als Kugellagerführungen für die Axialbewegung der Buchse 25.
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Wenn als Folge hievon die Drehzahl der Welle 1 wieder abnimmt, kehrt der Kolben 2 in seine Aus- gangsstellung zurück, so dass der Stift 34 den Stift 35 freigibt. Dieser folgt jedoch dieser Bewegung nicht, weil die Verriegelungsbuchse 25 verhindert, dass sich die Kugeln 27 nach aussen bewegen. Dadurch wird verhindert, dass der Stift 35 in die dargestellte Lage zurückkehrt, in der die Vertiefung 29 nicht mehr in einer Linie mit der Bohrung 28 steht. Die Ventilplatte 18 kann daher die Öffnungen 19 und 20 nicht ver- schliessen, bis die Vorrichtung mittels eines Ansatzes 30 der Buchse 25 zurückgestelltwird. Dieser Ansatz 30 ragt durch die Aussenfläche des Körpers 16 hervor und ermöglicht es, die Buchse 25 von Hand unter Zu- sammendrückung der Feder 23 nach innen zu schieben, bis die Kugeln 27 aus der Bohrung der Buchse 25 austreten.
Sie können sich dann in ihren Bohrungen 28 unter der Wirkung der Vertiefung 29 frei nach aussen bewegen, wenn der Stift 35 durch die Feder 17 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Wenn dies stattgefunden hat, ist die Buchse 24 wieder durch die Kugeln 27 verriegelt, und die Vorrichtung ist wieder als Schutz gegen eine Drehzahlüberhöhung der Welle 1 betriebsbereit.
Es ist erwünscht, dass beim Überschreiten der Maximaldrehzahl das Abschalten des Luftmotors so schnell wie möglich stattfindet. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die L-förmigen Fliehgewichte 13 i so bemessen werden, dass während der Zusammendrückung der Feder 12 unter der Zentrifugalkraft die Ge- schwindigkeit, mit der die von den Gewichten 13 infolge der Auswärtsbewegung ihres Schwerpunktes aus- geübte Kraft ansteigt, grösser als die Anstiegsgeschwindigkeit der Federkraft infolge der Zusammendrückung der Feder 12 ist, so dass ein instabiler Zustand erzeugt wird, bis der Querbolzen 4 die Enden der Schlit- ze 6 erreicht hat. Natürlich kann die beschriebene und dargestellte Vorrichtung in mehrfacher Hinsicht abgeändert werden.
So kann die zur Betätigung des Schalters vorgesehene Kurvenfläche mit einem Kur- venfolger durch ein geeignetes Gestänge oder durch einen Kipphebelmechanismus ersetzt werden, und. an
Stelle des Ansatzes 30 an der Buchse 25 kann ein schlüsselartiger Rückstellstift vorgesehensein, der durch eine entsprechend geformte Öffnung in der Aussenfläche des Körpers 16 eingeführt werden muss, damit er den Flansch 24 der Buchse 25 erfasst. Zur Verminderung der Belastung des Drucklagers 7 kann ferner die erste Feder 11 zwischen der Buchse 3 und einem Anschlag an der Welle 1 eingesetzt sein, wie bei lla in strichpunktierten Linien angedeutet ist, so dass sich die Feder mit der Welle dreht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Auf die Drehzahl eines rotierenden Gliedes ansprechende Auslösevorrichtung mit einem auf eine
Feder einwirkenden fliehkraftbelasteten Organ, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Auslösung verschie- dener Steuervorgänge bei verschiedenen Drehzahlen das fliehkraftbelastete Organ (2) auf zwei hinteren- ander geschaltete Federn (11, 12) verschiedener Vorspannung einwirkt, wobei die Verformung der schwä- cher gespannten Feder (11) den einen und die Verformung der stärker gespannten Feder (12) den andern
Steuervorgang bewirkt, und dass ein Anschlag (4, 5) vorgesehen ist, der eine weitere Verformung der schwä- cher gespanntenFeder (11) verhindert, bevor die zur Verformung der andern Feder (12) erforderliche Kraft erreicht ist.