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Drehzahlregler
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Drehzahlreglers, Fig. 4 stellt schliesslich die Zentrifugalkurve C = f (r), d. h. den Zusammenhang zwischen Zentrifugalkraft (Ckg) und Kreisbahnradius (r) des Pendels dar.
Wie aus Fig. 4 der Zeichnung hervorgeht, weist das Pendel als Kennlinie eine lineare Zentrifugalkur- ve auf. Die Kennlinie kann gegebenenfalls durch Verstellung des Drehzahlreglers entsprechend den Forderungen der Regelung geändert werden. Die Steilheit der Kurve bzw. der Ungleichförmigkeitsgrad (eine Funktion des Winkels ss) kann durch Abänderung des Abstandes (z.B.r oder r ) der Fliehgewichte von ihrer Umdrehungsachse geändert werden, durch Änderung der Vorspannung einer Feder, etwa der Feder 7 in Fig. 1.
Bei Prüfung der statischen Kurve 10 (Fig. 3), die eine Funktion der Verstellung S des Drehzahlreglers in Abhängigkeit von der Drehzahl n darstellt, kann festgestellt werden, dass der lokale Ungleichförmigkeitsgrad der zur Kurve 10 gezeichneten Tangenten 11 oder 12 bzw. dem Richtungstangens der Kurve 10 verhältnisgleich ist. Bei unmittelbarer Regelung hängt die Stabilität des Systems von der Grösse des Ungleichförmigkeitsgrades ab, Je grösser der Ungleichförmigkeitsgrad, umso stabiler die Regelung, insbesondere wenn bei den Übergangserscheinungen auch Leitungsschwingungen berücksichtigt werden. In diesem
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Öffnungen des Regelorgans, d. h. bei kleinen Drehzahlen am unangenehmsten ist. Hier muss demnach der Ungleichförmigkeitsgrad seinen höchsten Wert erreichen.
Aus Fig. 3 geht hervor, dass der erfindungs- gemässe Drehzahlregler dieser Bedingung restlos entspricht. Demgegenüber fordert die Konstanthaltung der Drehzahl, wie dies aus obigem folgt, einen geringen Ungleichförmigkeitsgrad, was der obigen Forderung eines grossen Ungleichförmigkeitsgrades entgegengesetzt ist. Beim erfindungsgemässen Drehzahlregler werden diese einander entgegengesetzten Forderungen restlos erfüllt. Die strichpunktierte Linie 13 stellt die statische Kurve von bekannten Drehzahlreglern dar. Der lokale Ungleichförmigkeitsgrad ist durch die Tangente 14 gekennzeichnet.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, hat der erfindungsgemässe Drehzahlregler einen zylindrischen Schieber 1 zum Ändern des Durchströmungsquerschnittes für über ein nicht dargestelltes Gehäuse und einen Leitschaufelkranz zugeführtes Wasser. Der Schieber 1 ist durch Zugstangen 8 an einen federnd gelagerten Abstützring 2 angeschlossen. Dieser ist an einer Gleithülse 3 drehbar gelagert, die mit der Welle der Turbine gedreht und in axialer Richtung mit dem Schieber 1 zusammen bewegt wird. An der Gleithülse 3 ist der eigentliche Regelteil, u. zw. ein biegsames Element, z. B. ein biegsames Band 4 aus Stahl oder Bronze oder aus einem gleichwertigen andern Material, angeschlossen. Das Band ist über eine Rolle 5 geführt und an seinem Ende ist ein Fliehgewicht 6 angeschlossen.
Das Gewicht 6 bewegt sich in einer zur Drehachse des Drehzahlreglers senkrechten Fuhrung 9, die gemäss den tatsächlichen Erfordernissen entsprechend ausgebildet werden kann. Das Gewicht 6 wirkt gegen die am Abstützring 2 aufruhende Feder 7.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Drehzahlreglers arbeitet wie folgt :
Die Drehzahl einer Turbine ist von der Belastung abhängig, d. h., bei Zunahme der Belastung nimmt die Drehzahl ab. Hiebei darf die Drehzahl in Abhängigkeit von der Belastung bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Wie bereits erwähnt, bewegt sich der Ungleichförmigkeitsgrad zwischen 2- 6je. Somit kann zwischen Leerlauf und Vollast höchstens eine Drehzahländerung von 601o auftreten. Dem Fliehgewicht 6 ist in jeder Bewegungslage in der zur Umdrehungsachse senkrechten Ebene ein Radius zugeordnet.
Dies bedeutet, dass bei Abnahme der Belastung und Zunahme der Drehzahl das Fliehgewicht sich auf einem Kreis von verhältnismässig grossem Durchmesser bewegt und den Schieber 1 der Turbine absperrt, so dass eine neue Gleichgewichtslage eintritt.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass der erfindungsgemässe Drehzahlregler die erwähnten Vorteile tatsächlich aufweist, indem die radiale Bewegung des Fliehgewichtes in der zur Drehachse senkrechten Ebene mit der Bewegung des Schiebers in der Richtung der Drehachse übereinstimmt. Die Verbindung zwischen Gleithülse und Gewicht ist ohne Zwischenschaltung von Gelenken und Zapfen spielfrei und es können sehr grosse Hübe erreicht werden, wobei ein Gelenkgestänge zwischen Gewicht und Auslöseorgan vollständig entfallen kann. Der Ungleichförmigkeitsgrad kann zwischen den gewünschten Werten durch Änderung der Lage des Gewichtes im Verhältnis zur Drehachse, und die Drehzahl durch Änderung der Vorspannung der Feder 7 eingestellt werden. Es ist auch möglich, den erfindungsgemässen Drehzahlregler beim Synchronisieren, sowie in parallelen Betrieben (n=const) bei Aufnahme bzw.
Abnahme der Belastung zum Drehzahlvergleich zu verwenden. Die Kurve C ist linear, ihre Gestalt kann aber in vorausbestimmbarer Weise geändert werden. Gemäss der statischen Kurve ist der lokale Ungleichförmigkeitsgrad bei hoher Last verhältnismässig gross, während er bei geringen Belastungen klein ist. Der gesamte Drehzahlunterschied (A) wird dabei nicht grösser als ein vorausbestimmbarer Wert. Das Fliehgewicht ist auch geeignet, ein Vorsteuerventil zu betätigen.