DE116328C

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Publication number: DE116328C
Application number: DENDAT116328D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 60.

Der vorliegende Regler kennzeichnet sich gegenüber den bisherigen dadurch, dafs er nicht auf der Anwendung der Fliehkraft, sondern auf dem sogenannten Princip der Erhaltung der Umdrehungsebene oder des umlaufenden Kreisels beruht.

Dreht sich ein schwerer Kreisring (s. Fig. 3) mit einer gewissen Winkelgeschwindigkeit W₁ um seine Achse U₁ und wird diese Achse um eine zweite Achse a.₂ mit einer gewissen Winkelgeschwindigkeit ω, bewegt, so beschreibt die Achse U₁ im Allgemeinen einen Kegel im Raum mit dem Oeffnungswinkel φ. Durch die zusammengesetzte Bewegung entstehen Massenkräfte auf die Ringelemente und daraus ergiebt sich ein Moment M, das dahin strebt, die Achse ^₁ mit Achse a₂ zum Zusammenfallen zu bringen, und zwar so, dafs der Drehsinn beider Umdrehungsachsen ein gemeinsamer ist. Das Moment ist also bestrebt, die Umdrehungsebene des Kreisels in eine im Raum unveränderliche Lage zu bringen, aus welcher sie nur mit Aufwand von Energie gebracht werden kann. Es hat den Ausdruck:

M=-

■ π · U)₁ · U)₂ · sin φ,

wo f Querschnitt, r mittl. Radius und γ spec. Gewicht eines elementaren Kreisringes bedeutet. g ist die Erdbeschleunigung, π die Ludolphsche Zahl, W₁ und u>₂ die Winkelgeschwindigkeiten um die Umdrehungsachsen a_x bezw. a.₂, φ der Winkel zwischen beiden Achsen.

Bei dem in Rede stehenden Regler ist der Ausschlag so bemessen, dafs φ immer nahe an 90 °, also der sin 00 1 gesetzt werden kann, ferner ist jederzeit W₁ = ω₂ — ω bezw. stets in gewissem constanten Uebersetzungsverhältnifs, es ist daher angenähert

M= C -ω²,

wo nun C eine Constante des Reglers. Innerhalb der oben angedeuteten geringen Ausschlagsgrenzen ist also das Moment M blos in Abhängigkeit von dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit der antreibenden Welle bezw. der Maschine. Dieses Moment M wird im Gleichgewicht gehalten durch die Belastung des Reglers, die im vorliegenden Falle durch das Gewicht des ganzen Systems selbst und noch einer Zusatzfeder dargestellt wird. Verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten w der antreibenden Achse a₂ entsprechen somit auch verschiedene Momente M und daher auch verschiedene Stellungen des Reglers und des von ihm beeinflufsten Stellzeugs der Steuerung.

Das angewendete Princip hat gegenüber den bestehenden, blos auf Fliehkraft beruhenden Reglern den Vortheil, bei Anwendung relativ geringerer Masse bedeutend gröfsere Stellkräfte und Arbeitsfähigkeiten zu erzielen, aufserdem den Ungleichförmigkeits- und Unempfindlichkeitsgrad in sehr enge Grenzen ziehen zu können.

In der baulichen Ausführung, Längsschnitte Fig. ι und 2, sind die wirklichen Achsen mit gleichen Buchstaben und Indices bezeichnet, wie die entsprechenden schematischen Achsen in Fig. 3.

Auf der Welle Ci₁ sitzen die beiden Schwungscheiben b b. λ₂ ist die von der Maschine aus angetriebene Reglerwelle. Der Antrieb der

Schwungscheiben wird von der Welle d mit Zahnrad e abgeleitet, welche durch Nuth und Feder im Bügel c an Drehung verhindert ist, jedoch Lä'ngsverschiebungen gestattet. Das mit e in Eingriff stehende Zahnräderpaar ff beschreibt bei der Drehung des Reglers einen Umlauf um dieses feste Rad; ff drehen sich somit auch, und zwar unter sich in entgegengesetztem Sinne, wodurch das eingreifende Zahnrad g und damit Welle α_Ύ und Schwungscheiben b b in Drehung versetzt werden. Damit infolge des Zahndrucks kein störendes Kippmoment auf die Welle U₁ übertragen wird, ist Zahnrad f doppelt angeordnet; die entgegengesetzt gleichen Kippmomente heben sich dann auf. Das Zahnräderpaar ff, sowie die Welle a_t sind in dem Kreuzstück h gelagert, welches als kugeliges Gehäuse gleichzeitig als Oelbehälter dient. Dieses Kreuzstück h ist innerhalb des zweitheiligen kugeligen Reglergehäuses / zwischen Spitzen k k aufgehängt, kann somit unter Einflufs des dynamischen Moments M eine kippende Bewegung um die Verbindungslinie dieser Spitzen ausführen, und zwar in dem eingangs erwähnten Sinne. Dieser wirkt entgegen die Belastung des Reglers, dargestellt durch das Gewicht des Gehäuses i sammt Inhalt, sowie der Zusatzfeder p, welch letztere einerseits die verschiedene Gesammtbelastung für die verschiedenen Reglerstellungen herbeiführen soll, andererseits auch zur Verstellung der Tourenzahl dienen kann. Diese Belastung wird bei der obigen Kippbewegung vermittelst zweier Lenker / / und Winkelhebel m m angehoben, indem sich dabei die vorderen Enden von m m mittelst zweier Zapfen in einen mitumlaufenden Muffenring η stützen, der seinerseits um einen festen Hals des Bügels c greift. Das Gehäuse i verschiebt sich dabei mittelst Nuth und Feder auf der Welle a, auf- oder abwärts. Am unteren Ende des Gehäuses i greift der zur Steuerung führende (bios schema-, tisch angedeutete) Reglerhebel ο an.

Die Gelenke der Winkelhebel mm und Lenker / / können selbstverständlich auch mit Schneidenlager!! zur Verminderung der Eigenreibung versehen werden. Bei schräger Lage der Achse α_λ entsteht im allgemeinen Falle infolge der Fliehkraftwirkung noch ein Fliehkraftmoment , das ebenfalls zu einer Kippbewegung Anlafs geben kann. Dasselbe ist an sich schon infolge der geringen Auslenkung von U₁ aus der Waagerechten klein, kann indessen durch zweckmäfsig gewählte Form der Schwungscheiben völlig zum Verschwinden gebracht werden. Es hindert jedoch nichts, auch dieses Fliehkraftmoment nützlich heranzuziehen; die rechnerische oder experimentelle Ermittelung der Form der Schwungscheiben mufs natürlich in diesem Falle darauf abzielen, für das von den Fliehkräften veranlafste Kippmoment gleichen Sinn mit dem relativ gröfseren dynamischen Kippmoment M zu erhalten, so dafs sich beide in ihrer Wirkung unterstützen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Verstellung der Steuerung mit Hilfe eines Reglers, dadurch gekennzeichnet, dafs das Princip der Erhaltung der Umdrehungsebene eines materiellen Körpers, dessen zusammengesetzte Bewegung aus zwei Umdrehungen um verschiedene Achsen besteht, dazu benutzt wird, eine Stellkraft bei Aenderung der Umlaufzahl durch die Veränderung des in der Patentschrift näher erklärten Massenkraftmoments M zu erzeugen.

2. Eine Ausführungsform eines Reglers nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch zwei Schwungscheiben (b b), die unter ι. aufgestellten Bewegungen ausführend, und zwar die eine als Umdrehung um eine kippende Achse faj, die zweite als Umdrehung dieser Achse um die Reglerachse (a.₂), und welche vermittelst besonderer Zahnräder mit der Maschine in Verbindung stehen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.