DE1094595B

DE1094595B - Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen und kombinierte Kraft- und Arbeitsmaschinen

Info

Publication number: DE1094595B
Application number: DEE12834A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Heucke
Original assignee: Rheinstahl Eisenwerke Muelheim Meiderich AG
Current assignee: Rheinstahl Eisenwerke Muelheim Meiderich AG
Priority date: 1956-08-16
Filing date: 1956-08-16
Publication date: 1960-12-08

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen neuartigen Drehzahlregler, durch den in einfachster Weise bei Kraftmaschinen oder kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschinen eine Drehzahlverstellung vorgenommen werden kann und der auch für verschiedene Dreh- S richtungen derselben geeignet ist.

Drehzahlregler wurden früher stets als Fliehkraftregler gebaut, die als Muffenregler oder Achsenregler in den bekannten Bauarten ausgeführt wurden.

Diese Fliehkraftregler haben den Nachteil, daß bei niedrigen Drehzahlen, die sich bei Verstellung¹ der Drehzahlen in einem größeren Verstellbereich naturgemäß nicht vermeiden lassen, die Energie und die Verstellkraft des Reglers wesentlich abnehmen. Hierdurch ist eine zusätzliche, unter Umständen recht erhebliche Ungenauigkeit in der Wirkung des Reglers bedingt, die unter Umständen die Regelfunktionen als solche in beinahe gefahrbringender Weise beeinträchtigt.

Man hat daher an Stelle der Fliehkraftregler für diese Zwecke Flüssigkeits-Durchflußregier entwickelt. Wenn derartige Regler für Maschinen, die im beiden Drehrichtungen laufen sollen, angewandt werden, so muß im allgemeinen für jede Drehrichtung ein besonderer Regler vorhanden sein; man kann zwar in einem gewissen Umfange diese beide« Regler insofern vereinigen, als es durch Einschaltung von Rückschlagklappen möglich ist, mit nur einer Pumpe auszukommen. Die übrigen Regelorgane, wie vor allem der durch den Flüssigkeitsdlruck auf der einen Seite und durch Federn oder Gewicht von der anderen Seite belastete Reglerkolben, müssen aber für jede Drehrichtung gesondert vorhanden sein.

Dies bedingt naturgemäß eine erhebliche Komplizierung und verursacht außerdem Unterschiede in der Wirkung des Reglers hinsichtlich der beiden Drehrichtungen. Es müssen weiter Verbindungselemente zwischen den beiden Reglerkolben geschaffen werden, von denen aus dann erst die Regelfuinktionen, gegebenenfalls über einen Servo-Motor, den Steuerungselementen zugeleitet werden.

Es ist bereits bekannt, zur Regelung von Kraftmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen, von diesen angetriebene dynamometrische Einrichtungen, wie Leistungswaagen oder Federdynamometer, zu verwenden, deren Reaktionsteil über ein Verstellgestänge auf das Regelorgan der Kraftmaschine einwirkt, wobei das bei dem jeweiligen Belastungszustand erforderliche Gleichgewicht durch ein beispielsweise von einer am Verstellgestänge unmittelbar angreifenden Feder ausgeübtes Widerstandsmoment gewährleistet ist. Dieses Verstellgestänge ist aber in seiner Wirkung nicht entsprechend den Betriebserfordernissen von außen her zu beeinflussen, was insofern auch nicht nötig ist, Drehzahlregler für Kraftmaschinen
und kombinierte Kraft- und Arbeitsmaschinen "

Anmelder:
Rheinstahl Eisenwerke Mülheim/Meiderich

Aktiengesellschaft,
Mülheim/Ruhr, Friedrich-Ebert-Str. 100

Dipl.-Ing. Gerhard Heucke, Mülheim/Ruhr,
ist als Erfinder genannt worden

als die dynamometrische Regeleinrichtung auch als Servo-Motor zur Unterstützung des sonst noch vorhandenen Geschwindigkeitsreglers dient, der die eigentliche Regelung ausübt. Es handelt sich dabei um eine Verbindung einer dynamometrischen mit einer tachometrischen Regelung, von denen die erstere allein nicht arbeitsfähig ist.

Es sind auch bereits Drehzahlregler für elektrische Kraftantriebe bekannt, die mit einer entsprechenden Ausnutzung des Reaktionsmoments am Generatorständer arbeiten.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine vereinfachte Regeleinrichtung für Kraftmaschinen und kombinierte Kraft- und Arbeitsmaschinen zu schaffen, die ohne jeden Fliehkraft-Geschwindigkeitsregler und ohne Regelkolben arbeitet und gleichzeitig in einfacher Weise eine Drehzahlverstellung ermöglicht, was bei den bekannten dynamometrischen Regeleinrichtungen überhaupt nicht der Fall ist.

Die Erfindung geht dabei von solchen Regeleinrichtungen aus, bei denen der das Reaktionsmoment einer von einer Kraftmaschine angetriebenen Arbeitsmaschine über das beweglich gelagerte Reaktionsteil dieser Maschine auf das Regelorgan der Kraftmaschine einwirkt, wobei das bei dem jeweiligen Betriebszustand erforderliche Gleichgewicht durch Federn erzielt wird, und besteht darin, daß als Arbeitsmaschine eine mit der Welle der Kraftmaschine oder der kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschine gekuppelte flüssigkeitsfördernde Kolben- oder Kapselpumpe vorzugsweise eine Zahnradpumpe dient, deren Saug- und Druckseite miteinander kurzgeschlossen sind und die in bekannter Weise pendelnd oder verdrehbar gelagert und deren Gehäuse mit dem Regelorgan der Kraftmaschine bzw. Kraft- und Arbeitsmaschine verbunden ist, wobei die Drehzahlverstellung

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durch Drosselung· des kurzgeschlossenen Flässigkeitskreislaufes der Pumpe erfolgt.

Wird eine solche Kolben- oder Kapselpumpe, die eine lineare Charakteristik besitzt, von der Kraftmaschine bzw. Kraft- und. Arbeitsmaschine angetrieben, so versucht sie sich unter dem Einfluß des Flüssigkeitswiderstands zu drehen, und zwar bei steigender Drehzahl mit entsprechend großem Drehmoment. Man nimmt dieses Drehmoment durch Federn oder Gegengewichte auf und nutzt die eingetretene Verdrehung des Gehäuses in einfacher Weise für die gewünschten Regelfunktionen aus.

Eine solche Regeleinrichtung kann den verschiedensten Betriebsbedingungen angepaßt werden, wie sie z. B. bei der Regelung von Fördermaschinen für den Bergbau oder von Gebläsen bzw. Kompressoren, die mit Drehzahlregelung arbeiten, auftreten.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in den Abb. 1 und 2 ei)n Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.

Abb. 3 zeigt verschiedene Reglerkurven.

1 ist das Gehäuse einer Zahnradpumpe; 2 sind die Zahnräder; bei Drehung in der angegebenen Pfeilrichtung wird die Flüssigkeit entsprechend den ebenfalls eingetragenen Pfeilen gefördert; bei dieser Drehrichtung ist 3 der Saugstutzen und 4 der Druckstutzen, die durch die Umlaufleitung 13 miteinander verbunden sind.

Die Pumpe ist in den Lagern 5 und' 6 schwingend gelagert; 7 ist die Antriebswelle, durch welche die Pumpe von der zu regelnden Kraftmaschine oder kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschine angetrieben wird.

Bei Lauf der angetriebenen Pumpe in der Pfeilrichtung nimmt das Gehäuse 1 der Pumpe bei einer bestimmten Drehzahl beispielsweise die strichpunktiert gezeichnete Stellung ein; hierbei drückt der am Gehäuse 1 der Pumpe befestigte Hebel 8 gegen die Feder 9 und, nimmt die ebenfalls strichpunktiert gezeichnete Stellung ein. Mittels des Gestänges 11 kann diese Regelbewegung, gegebenenfalls über einen Servo-Motor, auf die Steuerungsorgane, wie z. B. die Dampfeinlaßsteuerung oder Absperrventile oder bei Fördermaschinen auf die Bremse übertragen! werden. Erforderlichenfalls können alle drei genannten Steuerungsmittel oder nur einige von ihnen gleichzeitig oder nacheinander beeinflußt werden. Läuft die Maschine entgegengesetzt der mit Pfeilen angegebenen Drehrichtung, wird die Feder 12 zusammengedrückt, wobei wiederum durch das Gestänge 11 — gegebenenfalls unter Einschaltung von Umkehrhebeln ■—·, die Regelbewegung auf die Steuermittel übertragen wird.

Will man eine Drehzahlverstellung vornehmen, so wird in die Umlaufleitung 13 ein Schieber oder Ventil 14, das über das Gestänge 15 betätigt wird, eingebaut. Je mehr dieser Schieber 14 geschlossen wird, desto größer wird die Verstellung des Reglers bei gleicher Liefermenge der Flüssigkeit und somit gleicher Drehzahl, bzw. die gleiche Reglerstellung wird schon bei wesentlich niedrigerer Drehzahl erreicht, wodurch die Drehzahl der Kraftmaschine bzw. kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschine entsprechend verstellt wird.

Das Gestänge 15 kann entweder von Hand betätigt werden, oder, wie es vielleicht bei Kompressoren und Gebläsen erwünscht sein kann, von einem Druckregler, der vom Druck der Saugseite oder der Druckseite des Kompressors oder Gebläses beeinflußt wird. Bei Fördermaschinen für den Bergbau wird man diesen Schieber 14 von dem Teufenanzeiger aus verstellen, so daß man in einfacher Weise ein gewünschtes Fahrdiagramm erzielen kann. Der neue Drehzahlregler eignet sich somit in hervorragender Weise als Regelorgan für Fahrtregler von Fördermaschinen od, dgl. Man kano auch für Produktenfahrt und Personenförderung oder für sonstige Zwecke jeweils verschiedene Geschwindigkeiten einstellen.

Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, daß man für beide Drehrichtungen mit verschiedenen Umlaufleitungen 13 arbeitet, wobei in diesen beiden Umlaufleitungen dann, ja ein Rückschlagventil eingebaut werden muß. Die Umlaufleitungen können gegebenenfalls auch mittelbar in das Gehäuse der Pumpe eingearbeitet sein.

Die Belastung des Reglers braucht auch nicht, wie in der Abb. 1 gezeichnet, nur durch Federn zu erfolgen. Man kann ebensogut Gewichte verwenden, wobei natürlich die Regelkurve anders wird; gegebenenfalls schlägt der Regler bei Überschreitung eines gewissen Drucks gleich in die Endlage aus, was bei einem Sicherheitsregler erwünscht ist. Es ist auch möglich, durch Anordnung verschiedener Federn hintereinander oder sonstiger Kombinationen miteinander weitestgehend jede beliebige Reglerkurve zu erziele«, insbesondere wenn man Federn noch, mit Gewichten kuppelt. So sind fast alle Reglerkurven, wie sie in der Abb. 3 beispielsweise gezeichnet sind, erzielbar.

An Stelle einer Zahnradpumpe kann im übrigen auch eine pendelnd oder drehbar aufgehängte Lamellenpumpe oder eine Kolbenpumpe geeigneter Bauart verwendet werden.

Selbstverständlich kann der neue Drehzahlregler auch für Maschinen, die nur in einer Drehrichtung laufen, verwendet werden. Auch ist es für den Erfindungsgedanken nicht erforderlich, daß außer der Drehzahlreglung eine Drehzahlverstellung bewirkt wird.

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zur Drehzahlregelung von Kraftmaschinen und kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschinen, bei der das Reaktionsmoment einer von der Kraftmaschine angetriebenen Arbeitsmaschine über das beweglich gelagerte Reaktionsteil dieser Maschine auf das Regelorgan der Kraftmaschine einwirkt, wobei das bei dem jeweiligen Betriebszustand erforderliche Gleichgewicht durch Federn erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmaschine eine mit der Welle der Kraftmaschine bzw. der kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschine gekuppelte flüssigkeitsfördernde Kolben- oder Kapselpumpe, vorzugsweise eine Zahnradpumpe, dient, deren Saug- und Druckseite miteinander kurzgeschlossen sind und die in bekannter Weise pendelnd oder verdrehbar gelagert und deren Gehäuse mit dem Regelorgan der Kraftmaschine bzw. der kombinierten Kraft- und Arbeitsmaschine verbunden ist, wobei die Drehzahlverstellung durch Drosselung des kurzgeschlossenen Flüssigkeitskreislaufes der Pumpe erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 436 271, 691 394;
deutsche Auslegeschrift B 19827 I a/59 c (bekanntgemacht am 12. 7. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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