Vorrichtung zur Regelung von Kraftmaschinen. Gegenstand vorliegender Erfindung ist Eine Vorrichtung zur Regelung von Kraft maschinen, die sich an die im Schweiz. Pa tent Nr. 100032 von Eduard Volet und den Ateliers des Charmilles S. A. Geneve geschützte Vorrichtung anlehnt.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes darge stellt, und zwar zeigt F'ig. 1 einen Schnitt durch dasselbe; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Einzelheit und Fig. ä stellt ein Diagramm dar.
1 ist eine Welle, die von der zu regeln den Kraftmaschine angetrieben wird. Die beiden Traglager für diese Welle sind zu sammen mit dem Zylinder 11 durch ein der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnetes Gehäuse verbunden. In der üblichen Weise sind die Trennlinien zwischen den gezeich neten und nicht gezeichneten Gehäuseteilen durch Wellenlinien dargestellt. Das links seitige Ende der Welle 1 ist als Zylinder 14 ausgebildet, in welchem sich der Relaiskol ben 2 verschieben kann. Im Raume vor der Öffnung 8 und im Zylinder 11 wird der Flüssigkeitsdruck durch Anschluss an eine Druckflüssigkeitsquelle konstant gehalten. Durch die mit Hilfe eines Verschlusskörpers 15 regulierbare Öffnung 8 tritt Druckflüs sigkeit durch den Lagerdeckel in das Innere des sich drehenden Zylinders 14 ein.
Unter dem Einfluss dieser Druckflüssigkeit würde sich der Kolben 2 nach links bewegen; aber der Kolben 1-6 wird durch den Flüssigkeits druck nach rechts gedrängt, so dass' der Kol ben 16 und der Relaiskolben 2 gegeneinander gepresst werden. Dabei macht der Kolben 16 die Rotationsbewegung von Welle 1 um Re laiskolben 2 nicht mit. Aus dem Zylinder 14 tritt die Druckflüssigkeit durch die mit rotierenden Stutzen 4 und 7 aus. Der die Öffnung 17 des Stutzens 7 beherrschende Verschlusskörper 18 des auf Beschleunigung reagierenden Reglers, im folgenden Beschleu nigungsregler genannt, ist mit einer als Schwungrad ausgebildeten Beharrungsmasse 6 zusammengebaut (siehe Fig. 2).
Diese Beha.rrungsmasse ist durch elastische Arme 5,. die auf der )ÄTelle.1 befestigt sind, ge halten, kann sich aber unter Deformation der Arme relativ zur Welle 1 drehen, wodurch die Öffnung 17 mehr oder weniger geschlos sen wird. Der die Öffnung 19 beherrschende Verschlusskörper 3 des auf die Tourenzahl reagierenden Reglers, im folgenden Ge schwindigkeitsregler genannt, ist als Schwungkörper ausgebildet und kann sich um einen auf der Welle 1. angebrachten Ge lenkzapfen drehen. Der nach aussen wirken den Fliehkraft auf den Körper 3 wirkt der nach innen gerichtete Zug der Feder 20 ent gegen.
Durch Vergrösserung der Fliehkraft wird die Feder gedehnt, und dadurch ent fernt sich der Verschlusskörper von der Öffnung 19 und ändert dadurch die Öff nungsgrösse.
Eine Verschiebung des Relaiskolbens bewirkt eine Verschiebung der Endpunkte 21 und 22 der an der Kolbenstange 23 an gelenkten Hebel 9 und 13. Am Rückfüh rungshebel 9 sind in der Mitte die die zwei Steuerventilkolben 24 und 25 tragende Stange 2,6 des Steuerventils 10 und am End punkt 27 die Kolbenstange des Servomotor 12 angelenkt. Der Servomotor 12 dient zum Verstellen der die Energiezufuhr zu der Kraftmaschine beherrschenden Regulier organe.
Wenn der Servomotorkolben 28 sich nach links bewegt, so muss die Verstellung im Sinne einer Schliessbewegung erfolgen, bei einer Bewegung des Servomotorkolbens nach rechts werden die Regulierorgane ge öffnet. Die Bewegung des Servomotorkol- bens ist durch das Steuerventil 10 beeinflusst.
Durch den mittleren Stutzen 29 des Steuer ventils tritt die Druckflüssigkeit zur Be- \ tätigung des Servomotors ein und durch die beiden Abflussstutzen 30 und 31 tritt die verbrauchte Flüssigkeit aus. Durch die zwei auf derselben Kolbenstangel sitzenden Steuer ventilkolben 24 und 25 werden die Kanäle 33 und 34 zum Servomotor abgeschlossen, solange sich die Kolben in der Mittellage befinden.
Wenn aber die Kolben aus ihrer Mittellage verstellt werden, gelangt die Druckflüssigkeit auf die eine Seite des Servomotorkolbens, während die andere Seite mit dem zugehörigen Abfdussstutzen verbun den wird. Die Übertragung der Bewegung des Servomotorkolbens auf die Steuerorgane der Kraftmaschine erfolgt auf irgend eine der gebräuchlichen Arten.
Der Mittelpunkt 32 des Hebels 13 kann beispielsweise vermittelst Spindel und Hand rad horizontal verschoben werden. Durch die dadurch eintretende Verschiebung ,,des Endpunktes 33 des Hebels 13 wird die Stel lung des Verschlusskörpers 15 geändert, wo durch die zum Zylinder 14 fliessende Flüs sigkeitsmenge reguliert wird. Ferner ist die Stellung des Verschlusskörpers 15 von der Stellung des Kolbens 16 abhängig.
Zur Klarstellung des Unterschiedes der oben beschriebenen Vorrichtung gegenüber der im Schweiz. Patent Nr: 100032 ge schützten Vorrichtung soll zunächst die Be einflussung der Bewegung des Servomotors von der Stellung des Steuerventils und des Relaiskolbens untersucht werden.
Wenn der Endpunkt 21 des Rückfüh rungshebels 9 durch Verschiebung des Kol bens 16 und des Relaiskolbens 2 nach rechts geschwenkt wird, dreht sich Hebel 9 so lange um seinen Endpunkt 27, bis die bei den Steuerventilkolben 24 und 25 nach rechts gerückt sind und die beiden Kanäle 33 und 34 zum Servomotor freigelegt haben. In diesem Moment beginnt die Druckflüssig keit, die durch den mittleren Stutzen 29 ins Steuerventil eintritt-, durch den Kanal 3!4 in den Servomotor zu fliessen. Die ver brauchte Flüssigkeit fliesst durch den Na nal 33 und den Abflussstutzen 30 des Steuer ventils ins Reservoir zurück.
Nun wird sich der Servomotorkolben 28 so lange nach links bewegen, bis er vermittelst des Rückfüh rungshebels 9 die Steuerventilkolben 24 und 25 wieder in die gezeichnete Mittellage ge drängt hat. Wenn die Überdeckung zwi schen den Kolben 24 und 25 und den Ka nälen 33 und 34 sehr klein gewählt wird, so tritt Beharrungszustand nur ein, wenn der Mittelpunkt 35 des Hebels -9 sich in der gezeichneten Stellung befindet. Das bedeu tet, dass dieser Punkt für die Betrachtung rler Ruhelage gewissermassen als Drehpunkt von Hebel 9 gelten darf.
Durch reichlich Bemessung der Kanäle 33 und 34 kann er reicht werden, dass sich auch während des Reguliervorganges der Punkt 35 des Hebels nur wenig aus seiner Mittellage zu be wegen braucht. Damit ist gezeigt, dass jeder Lage des Relaiskolbens 2 eine und nur eine Lage des Servomotorkolbens 28 und damit der Regulierorgane entspricht.
Die Bewegung des Relaiskolbens 2 ist durch folgende Einflüsse bestimmt: Im Zy linder 11 wird der Flüssigkeitsdruck kon stant gehalten. Vermittelst des Kolbens 16 wird also der Relaiskolben 2 mit konstanter Kraft nach rechts gedrängt. Abgesehen von den Trägheitskräften bei Beschleunigung des Relaiskolbens wird sich auch im Zylin der 1.4 ein konstanter Flüssigkeitsdruck ein stellen. Die durch -Öffnung 8 zufliessende und durch die Öffnungen 17 und 19 ab fliessende Flüssigkeitsmenge wird also in. der Hauptsache durch die Grösse des freien Querschnittes dieser Öffnungen bestimmt. Nenn also zum Beispiel Öffnung 17 oder 1:1 vergrössert wird, so senkt sich der Druck im Zylinder 14 und der Relaiskolben wird nach rechts hin verschoben.
Seine Bewegung wird erst wieder aufhören, wenn die zum Relaiszylinder 14 zu- und abfliessende Flüs sigkeitsmenge gleichgross ist.
ZVie später gezeigt wird, bewirkt die Veränderung des freien Querschnittes der Öffnung 8 eine Änderung der Beharrungs- tourenzahl der Kraftmaschine. Der freie Querschnitt der Öffnung 8 kann erstens durch horizontales Verschieben des Punk tes<B>32</B> des Hebels 13 geändert werden. Da durch ist eine Regelung der Tourenzahl während des Betriebes möglich. Die Grösse des freien Querschnittes der Öffnung 8 ist zweitens durch den Hebel 13 in Abhängig keit von der Stellung des Relaiskolbens 2 gebracht.
Im Beharrungszustand ist durch die Relaiskolbenstellung die Stellung des Servomotorkolbens 28 bestimmt lind damit auch die Stellung der Regulierorgane der Kraftmaschine und infolgedessen ist auch die Leistung derselben festgelegt. Die darge stellte Vorrichtung ist also derart ausgebildet, dass eine Tourenzahlungleichförmigkeit der Kraftmaschine zwischen Leerlauf und Voll- last erhalten wird.
Der Verschlusskörper 3 des Geschwindig keitsreglers bewirkt unter dem Einfluss einer Tourenzahlüberschreitung eine Ver grösserung des freien Querschnittes der Öff nung 19, indem sich der Verschlusskörper von der Achse und dem Stutzen 4 entfernt.
Die durch elastische Arme gehaltene Schwungmasse 6 des Beschleunigungsreg lers bewirkt unter dem Einfluss einer Be schleunigung der Kraftmaschine und der Welle 1 eine Vergrösserung des freien Querschnittes der Öffnung 17, indem der Verschlusskörper 18 gegenüber der Welle 1 und dem Stutzen 7 in der Drehrichtung zu rückbleibt.
Eine Tourenzahlverminderung resp. eine Verzögerung der Kraftmaschine bewirkt eine Verkleinerung des freien Querschnittes der Öffnung 19 resp. 17.
Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung ist im folgenden für den Fall einer Entlastung der Kraftmaschine dar gestellt. Das Tachometerdiagramm Fig. 3 stellt für diesen Fall die Tourenüberschrei tung in Funktion der Zeit dar. Für den Fall einer Belastung wirkt die Vorrichtung sinn gemäss. Es treten in diesem Falle statt der Tourenzahlüberschreitungen Tourenzahl unterschreitungen auf und statt Beschleu nigungen Verzögerungen:. Die freien Quer schnitte der Öffnungen 17 und 19 werden in diesem Falle verkleinert statt vergrössert. Der Einfachheit halber soll vorerst - die Grösse der Öffnung 8 als konstant angenom men werden.
Dies entspricht dem Falle der Tourenzahlungleichförmigkeit 0 zwischen Leerlauf und Vollast.
Vor Eintritt der Entlastung befindet sich die Vorrichtung im Beharrungszustand. Die Regulierorgane und der Servomotor sind in der Stellung, die der Leistungsauf- nahme der Kraftmaschine vor der Ent lastung entspricht. Die Kolben 24 und 25 des Steuerventils sind in ihrer Mittellage und schliessen die Kanäle 33 und 34 zum Servomotor ab. Die 'Stellung des Relais kolbens 2 ist durch den Rückführungshebel 9 bestimmt. Durch die Öffnung 8 tritt ge nau so viel Flüssigkeit in den Zylinder 14 ein, wie der Geschwindigkeits- und der Beschleunigungsregler durch die Öffnungen 17 und 19 austreten lassen.
Im Punkte A (Fig. 3) erfolgt die Ent lastung der Kraftmaschine. Infolge der so fort eintretenden Beschleunigung der Kraft maschine und der Welle 1 wird der freie Querschnitt der Öffnung 17 des Beschleuni gungsreglers vergrössert. Es fliesst nun also mehr Flüssigkeit aus dem Zylinder 14 aus als ein. Im Zylinder 14 tritt eine Druck absenkung ein und durch die nun über wiegende Kraft infolge des Flüssigkeits druckes im Zylinder 11 wird der Relais kolben 2 nach rechts gedrängt.
Mit der steigenden Tourenzahl nach der Entlastung wird nun auch der freie Quer schnitt der Öffnung 19 des Geschwindig keitsreglers vergrössert, und dadurch wird die Wirkung des Beschleunigungsreglers unter stützt.
Der Endpunkt 21 des Hebels 9 macht die Bewegung des Relaiskolbens mit. Wie bereits angedeutet, dreht sich Hebel 9 vor läufig um seinen Endpunkt 27, bis die Kol ben 24 und 25 des Steuerventils 10 die Kanäle 33 und 341 freigelegt haben, wo durch der Servomotorkolben 28 nach links bewegt wird, und eine Schliessbewegung der Regulierorgane der Kraftmaschine einsetzt.
Beim Punkt B (Fig. 3) sind die Re gulierorgane so eingestellt, dass die Kraft maschine genau das erforderliche Dreh moment für die Leistungsaufnahme der Ar beitsmaschine aufbringt. Die Kraftmaschine erfährt in diesem Momente weder eine Ver zögerung, noch eine Beschleunigung und der Beschleunigungsregler strebt wieder seiner Mittellage zu. Der Verschlusskörper 3 des Geschwindigkeitsreglers gibt aber immer nach einen grösseren als den mittleren freien Querschnitt der Öffnung 19 frei, so dass die Rechtsbewegung des Relaiskolbens 2 und die Schliessbewegung des Servomotors weiter anhält.
Infolgedessen wird das Drehmoment der Kraftmaschine unter das erforderliche Mass heruntersinken, und demnach die Kraft maschine eine Verzögerung erleiden. Der Verschlusskörper 18 des Beschleunigungs reglers wird den freien Querschnitt der Öffnung 17 gegenüber dem Mittelwert ver kleinern.
Beim Punkt C (Fig. 3) beginnt der Eiii- fluss des Beschleunigungsreglers zu über wiegen, das heisst die Verkleinerung des freien Querschnittes der Öffnung 17 durch den Verschlusskörper 18 wird grösser als die Vergrösserung des freien Querschnittes der Öffnung 19 durch den Verschlusskörper 3. Es tritt nun also durch die Öffnungen 17 und 19 weniger Flüssigkeit aus, als durch die Öffnung 8 nachfliesst. Der Druck im Zy linder 14 steigt über den Normalwert und der Relaiskolben 2 beginnt, sich nach links hin zu bewegen.
Die Steuerventilkolben 2.1 und 25 werden ebenfalls nach links hin ver schoben, und der Servomotorkolben 28 wird nach rechts im Sinne einer Öffnungsbewe gung sich verstellen. Die Regulierorgane werden auf grössere Öffnung eingestellt und bewegen sich nun wieder auf ihre Behar- rungslage zu.
Bei einer Ungleichförmigkeit der Tou renzahl, das heisst bei einer Abhängigkeit der Stellung des Verschlusskörpers 15 von der Relaiskolbenstellung, für welchen Fall das Diagramm in Fig. 3 gezeichnet ist, wird der Reguliervorgang nicht prinzipiell ge ändert.
Um die Wirkungsweise der Tourenzahl regulierung durch Verstellung des die Öff nung 8 beherrschenden Verschlusskörpers 15 klarzulegen, soll angenommen werden, die dargestellte Vorrichtung und die Kraft maschine befinden sich in einem Beharrungs zustand. Durch die Öffnung 8 fliesst gleich, viel Flüssigkeit in den Zylinder 14, wie durch die Öffnungen 17 und 19 abfliesst. Nun werde der freie Querschnitt der Öff nung 8 vergrössert und abgewartet, bis sich wiederum ein neuer Beharrungszustand ein gestellt hat.
Jetzt ist Zu- und Abfluss offen bar wiederum gleichgross. Dies ist nur mög lich, wenn der freie Querschnitt der Öff nung 19 grösser geworden ist, denn der Be schleunigungsregler steht in jedem Behar- rungszustande in seiner Mittellage. Einer Vergrösserung des freien Querschnittes der Öffnung 19 aber entspricht eine Tourenzahl. Steigerung gegenüber der Tourenzahl vor dem Eingriff. Es -ergibt sich demnach für den neuen Beharrungszustand eine höhere Tourenzahl.