-
Hydraulisches Drehzahlmeßwerk Die Erfindung betrifft ein hydraulisches
Drehzahlmeßwerk, insbesondere für Drehzahlregler von Kraftmaschinen, bestehend aus
einem konzentrisch zur Drehachse umlaufenden flüssigkeitsgefülltem Zylinder mit
einer entgegen einer federelastischen Kraft in Achsrichtung auslenkbaren Stirnfläche,
deren axiale Stellung als Maß für die Drehzahl dient.
-
Bei den bekannten Ausführungen solcher auf der Abhängigkeit des statischen
Druckes einer rotierenden Flüssigkeitsmenge von der Drehzahl beruhenden Drehzahlmeßwerke
ist die auslenkbare Stirnfläche des Zylinders in Form eines federbelasteten Kolbens
ausgeführt. Wegen der Forderung nach gleichbleibender Abhängigkeit zwischen der
Drehzahl und der auf die auslenkbare Stirnfläche wirkenden Druckkraft ist es bei
diesen bekannten Ausführungen unumgänglich, dem Zylinder andauernd diejenige Flüssigkeitsmenge
zuzuführen, die durch den zwischen dem Kolben und der Zylinderwand gelegenen Ringspalt
abströmt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Drehzahlmeßwerke besteht darin
daß die Kolbenreibung unvermeidbar zu einer Verringerung der Meßgenauigkeit führt.
-
Bei einer bekannten Ausführung eines derartigen hydraulischen Tachometers
mit federbelastetem Kolben wird eine stets gleichbleibende Flüssigkeitsfüllung des
Zylinders und geringe Kolbenreibung durch folgende konstruktive Ausbildung erzielt:
Der Kolben ist drehbar gelagert und läuft mit derselben Drehgeschwindigkeit wie
der Zylinder und die dort enthaltene Flüssigkeitsfüllung um. Dadurch wird eine Reibung
zwischen Kolbenumfangsfiäche und Zylinderwand bzw. zwischen Kolbenstirnfläche und
Flüssigkeitsfüllung vermieden. Der Kolben weist eine zentral angeordnete Bohrung
auf, durch welche ein feststehendes Füllrohr zur Zuleitung der zuzuführenden Flüssigkeit
ragt. Zwischen dem Füllrohr und der Bohrung verbleibt ein Ringspalt, durch welchen
die zuviel zugeführte Flüssigkeitsmenge abfließt. Dadurch wird gewährleistet, daß
die Lage und die Stärke des sich bei Rotation bildenden Flüssigkeitsringes und damit
der funktionelle Zusammenhang zwischen Drehzahl und der auf den Kolben wirkenden
Druckkraft stets gleichbleibt. Die Förderung der Flüssigkeit in das Füllrohr erfolgt
über ein mit diesem verbundenes Pitotrohr, welches in einen weiten Raum rotierender
Flüssigkeit ragt und dessen Mündung entgegen der Umlaufrichtung dieses Raumes gerichtet
ist. In diesen Raum strömt die durch die Undichtheit zwischen dem Kolben und der
Zylinderwand durchtretende Flüssigkeit ab. Es wird also ein dauernder Umlauf zwischen
dem Zylinderraum und dem zu-
sätzlichen Flüssigkeitsraum aufrechterhalten. Weitere
konstruktive Maßnahmen sind dazu vorgesehen um den Kolben mittels durch Rotation
unter Druck gesetzte Flüssigkeit gegenüber dem Zylinder zu zentrieren und dadurch
stets Flüssigkeitsreibung zu gewährleisten.
-
Durch diesen Aufbau wird zwar eine gleichbleibende Flüssigkeitsfüllung
erzielt und trockene Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand vermieden, doch ist
hierzu ein verhältnismäßig großer konstruktiver Aufwand und eine genaue Anfertigung
der Einzelteile jenes Tachometers notwendig. Weiterhin ist es nachteilig, daß jener
Tachometer stets, d. h. auch bei gleichbleibender Drehzahl, Energie zum Umwälzen
der in ihm enthaltenen Flüssigkeitsmenge verbraucht.
-
Das deshalb andauernde zwischen dem Tachometer und der Welle wirkende
Drehmoment entspricht einer steten Rückwirkung der Meßeinrichtung auf das Meßobjekt.
Solche Rückwirkungen sind aber bekanntlich bei allen Arten von Messungen tunlichst
zu vermeiden.
-
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
darin, einerseits die bei dem bekannten Tachometer verbleibenden Nachteile zu vermeiden
und andererseits vor allem bei Verwendung in Steuer- und Regeleinrichtungen die
Möglichkeit zur Überlagerung des durch die Fliehkraft hervorgerufenen Flüssigkeitsdruckes
mit einem weiteren, beispielsweise von einer anderen Steuer- bzw. Regelgröße abhängigen
Druck zu schaffen.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die auslenkbare Stirnfläche aus
einer federnden oder federbelasteten, den Zylinderraum dicht abschließenden Membran
besteht und daß der Zylinderraum über einen an der
gegenüberliegenden
Stirnfläche zentrisch angeordneten Kanal mit einem außerhalb des umlaufenden Systems
befindlichen ständig mit Flüssigkeit gefüllten Raum kommuniziert.
-
Durch die Ausbildung der auslenkbaren Stirnfläche in Form einer den
Zylinderraum dicht abschließenden Membran wird einerseits die Beeinträchtigung der
Meßgenauigkeit durch Reibung vermieden. Andererseits entfällt die Notwendigkeit,
einen stetigen Flüssigkeitsumlauf zur gleichbleibenden Füllung des Zylinderraumes
aufrechtzuerhalten und hierzu. dauernd Energie zu verbrauchen.
-
Der Flüssigkeitsdruck in dem mit dem Zylinderraum kommunizierenden
Flüssigkeitsraum kann ohne weiteres so bemessen werden, daß der Zylinderraum unabhängig
von der räumlichen Lage der Drehachse und von der Drehzahl stets vollständig gefüllt
bleibt.
-
Dadurch besteht die Möglichkeit, dem durch die Fliehkraft erzeugten
Flüssigkeitsdruck einen beispielsweise von einer anderen Steuer- oder Regelgröße
abhängigen Flüssigkeitsdruck zu überlagern.
-
In der Zeichnung ist ein hydraulisches Drehzahl meßwerk gemäß der
Erfindung in einem Achsschnitt schematisch dargestellt.
-
Die eine der beiden Stirnflächen des an dem rotierenden Teil 1 zentrisch
angeordneten Zylinders 2 ist in Form einer federnden, den Zylinderraum 3 dicht abschließenden
Membran 4 ausgebildet. Die an diese Membran befestigte Stange 5 dient als Glied
zur Übertragung der axialen Auslenkung der Membran 4 zu einer Anzeige- bzw. Regeleinrichtung6.
Der durch die feststehende Stirnwand 7 zentral verlaufende Kanal 8 steht in Verbindung
mit einem außerhalb des umlaufenden Systems befindlichen Flüssigkeitsraum 9, durch
den eine dauernde völlige Füllung des Zylinderraumes 3 gewährleistet wird. Wird
der Druck in diesem Flüssigkeitsraum 9 über die Anschlußöffnung
10 in Abhängigkeit
einer anderen Steuer- oder Regelgröße beeinflußt, so erfolgt im Zylinderraum 3 eine
Überlagerung dieses Druckes mit dem von der Fliehkraft hervorgerufenen Flüssigkeitsdruck.
-
Die Mitnehmerrippen 11 dienen in an sich bekannter Weise dazu, um
die im Zylinderraum 3 befindliche und die durch den Kanal 8 einströmende Flüssigkeit
mitzureißen und diese damit sehr schnell auf die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden
Teils 1 bzw. des Zylinders 2 zu bringen.