DE1215408B

DE1215408B - Pulse generator for hydraulic regulators of prime movers

Info

Publication number: DE1215408B
Application number: DEF30547A
Authority: DE
Inventors: Ryozo Nishioka
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1959-02-16
Filing date: 1960-02-16
Publication date: 1966-04-28

Description

Impulsgeber für hydraulische Regler von , Kraftmaschinen . -. - Es sind hydraulische Steuerungen bekannt, bei denen durch Umlaufen eines Kreiselrades, dem Öl oder ein anderes flüssiges Mittel ohne Druck zugeführt wird, hinter dem Kreiselrad ein Impulsdruck erzeugt wird, der allein von der Geschwindigkeit des Kreiselrades abhängig ist. Derartige Impulsgeber sind -insofern besonders vorteilhaft, als der Impulsdruck allein von der- Geschwindigkeit abhängig ist und die bei anderen Regelsystemen zusätzliche Regelung eines Vordruckes entfallen kann. -Gegenstand der -Erfindung ist eine Verbesserung, derartiger Impulsgeber,, die bezweckt; in bei hydraulischen Regelsystemen an sich bekannter Weise die Kennlinie des Impulsgebers zusätzlich beschleunigungsabhängig zu machen. Erfindungsgemäß zeichnet sich dieser Impulsgeber dadurch aus, daß der beim Umlaufen des Kreiselrades von diesem erzeugte Impulsdruck zusätzlich in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung veränderlich gemacht ist, indem innerhalb des mit Flüssigkeit gespeisten Gebergehäuses das Kreisel= rad in bei hydraulischen Drehzahlgebern an sich be. kannter Weise über Federn nachgiebig mit der mit der Maschinenwelle gekuppelten Geberwelle verbunden ist und bei beschleunigungsabhängig eintretenden Relativbewegungen des Kreiselrades gegenüber der antreibenden Welle durch Veränderung der: Zuströmkanäle zu zur Druckerzeugung dienenden Schaufelkanälen verschiedener Länge eine unterschiedliche Pumpwirkung bzw. zusätzliche Druckänderungen hervorgerufen werden.Pulse generator for hydraulic regulators of, prime movers. -. - There are known hydraulic controls in which, by rotating an impeller, oil or another liquid medium is supplied without pressure, behind the impeller an impulse pressure is generated which is solely dependent on the speed of the impeller. Such pulse generators are particularly advantageous insofar as the pulse pressure depends solely on the speed and the additional regulation of a pre-pressure can be dispensed with in other control systems. The object of the invention is an improvement, such pulse generator, which aims; to make the characteristic curve of the pulse generator additionally dependent on acceleration in a manner known per se in hydraulic control systems. According to the invention, this pulse generator is characterized by the fact that the pulse pressure generated by the rotary wheel is also made variable as a function of the angular acceleration, in that the rotary = wheel in hydraulic speed sensors within the liquid-fed transmitter housing. As is known, it is flexibly connected to the encoder shaft coupled to the machine shaft via springs and, when the impeller moves relative to the driving shaft as a function of acceleration, by changing the: inflow channels to vane channels of different lengths that are used for pressure generation, a different pumping effect or additional pressure changes are caused.

Entscheidend ist demnach für die Ausbildung" des erfindungsgemäßen Impulsgebers, daß" innerhalb eines Ölkreislaufs mit zur Druckerzeugung dienenden Schaufelkanälen verschiedener Länge-durch die gleichzeitige gegensinnige Veränderung der Strömungswiderstände bzw. Zuströmquerschnitte der ungleichen Schaufelkanäle beschleunigungsabhängig verhältnismäßig- große Druckänderungen des Gebersystems herbeigeführt und sprungweise eine überaus schnelle Kennlinienänderung des Impulsgebers herbeigeführt wird. Auf dem angegebenen Wege läßt -.sich- eine überaus wirksame Verbesserung und Beschleunigung der Regelung erreichen, wie sie beispielsweise bei großen Kraftmaschinen (Turbinen) wegen der im Verhältnis zur Leistung immer kleiner werdenden Schwungmomente bzw. Hochlaufzeiten dringend . erwünscht ist.It is therefore crucial for the training "of the invention Pulse generator that "within an oil circuit with serving to generate pressure Blade channels of different lengths - due to the simultaneous change in opposite directions the flow resistances or inflow cross-sections of the unequal blade channels Relatively large pressure changes in the encoder system depending on the acceleration brought about and abruptly an extremely rapid change in the characteristic curve of the pulse generator is brought about. An extremely effective one can be used in the way indicated Achieve improvement and acceleration of the regulation, for example at large power machines (turbines) because of the ever smaller in relation to the power developing momentum or acceleration times urgently. is desirable.

. Es sei erwähnt, daß an sich bei hydraulischen Regelsystemen für konstanten Vordruck und eine Änderung eines Impulsdruckes durch eine geschwindigkeits-bzw. fliehkraftabhängige Abströmregelung des Druckmittels bereits der Gedanke bekanntgeworden ist, den sich infolge der Abströmung drehzahlabhängig ändernden Druck zusätzlich beschleunigungsabhängig ' dadurch zu beeinflussen, daß ein mit dem rotierenden Gebersystem. ..federnd verbundener ..Ringkranz sich beschleunigungsabhängig i- riet' seiiieri - der Austrittsöffnung des umlaufenden Systems für das Druckmittel gegenüberliegenden Wandteilen verstellen kann. Bei der Erfindung handelt es sich demgegenüber darum, die beschleunigungsabhängig zusätzliche Beeinflussung auf ein nach dpm Kreiselradprinzip arbeitendes Impulsdruckerzeugersystem zu übertragen, das keinen geregelten' Vordruck erfordert, wobei durch doppelte gegensinnige Änderung der Zuströmquerschnitte des ungleiche Schaufelkanäle aufweisenden . Kreiselrades wesentlich verstärkte Impülsdruckänderungen hervorgerufen werden können.. It should be mentioned that per se in hydraulic control systems for constant pre-pressure and a change in a pulse pressure by a speed or. Centrifugal force-dependent outflow control of the pressure medium has already become known is, the pressure, which changes as a function of the speed, as a result of the outflow Acceleration-dependent 'to influence that one with the rotating encoder system. ..spring connected ..ring ring depending on acceleration i- advised 'seiiieri - Opposite the outlet opening of the circulating system for the pressure medium Wall parts can be adjusted. In contrast, the invention is about the acceleration-dependent additional influence on a dpm impeller principle to transmit working pulse pressure generating system that does not have a regulated 'pre-pressure requires, whereby by double change in opposite directions of the inflow cross-sections of the having unequal blade channels. Impulse pressure changes are significantly increased in the impeller can be evoked.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. In der F i g. 1 bezeichnet man mit 11 die Welle, die mit der Kraftmaschine verbunden ist und mit 12 das kegelstumpfförmige. Kreiselrad, das mit mehreren radial -verlaufenden Flußkanälen 14 und 15 mit verschiedener Länge versehen ist. 13-ist das Gehäuse des Gebers. 17 ist eine Leitung zur Lieferung der Flüssigkeit.The invention is explained in more detail with reference to the drawing. In the F i g. 1 denotes 11 the shaft which is connected to the prime mover and at 12 the frustoconical. Gyro wheel with several radially running Flow channels 14 and 15 are provided with different lengths. 13-is the housing of the Donor. 17 is a line for supplying the liquid.

Läuft das Rad um, so tritt ein Kreislauf der Flüssigkeit, der - wie mit der Pfeilbezeichnung 16 angedeutet ist - durch die Kanäle hindurchgeführt ist, ein. Da die Flußmenge Q; -die .durch die beiden Kanäle hindurchströmt, gleich ist, so ist die Beziehung R14 bzw. R15 der beiden Kanäle gegeben durch für den Flußkanal 14.When the wheel rotates, a cycle of the liquid occurs, which - as indicated by the arrow designation 16 - is passed through the channels. Since the flow rate Q; - which flows through the two channels is the same, the relationship R14 or R15 of the two channels is given by for the river channel 14.

Darin bedeutet -y- spezifisches Gewicht der Flüssigkeit, g Gravitätsbeschleunigung, ro Innenhalbmesser des Kreiselrades und co Winkelbeschleunigung: - " Ebenso für den Flußkana115 gilt Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich Somit ändert sich der Druck P je nach der Größe des Widerstandes der beiden Kanäle, wenn r1 und r2 konstant sind. Die Beziehung zwischen dem Druck P und R14. ist in der F i .g. 2 dargestellt.Here -y- means the specific weight of the liquid, g gravitational acceleration, ro inside radius of the impeller and co angular acceleration: - "The same applies to the river channel115 From equations (1) and (2) results Thus, the pressure P changes depending on the magnitude of the resistance of the two channels when r1 and r2 are constant. The relationship between the pressure P and R14. is in the F i .g. 2 shown.

Rls Ist R14 = 0 , so ist Rls Ebenso erhält man bei R14 = co Ris Wie vorstehende Berechnung zeigt, ist es möglich, durch die Veränderung des Widerstands R14 bzw. Rls des Flußkanals den im Geberraum erzeugten Druck P zu verändern. Ist der eine Widerstand R14 beispielsweise konstant, so wird der Druck P je nach der Vergrößerung und Verkleinerung des anderen Widerstandes R15 größer bzw. kleiner. Dies wird dadurch erreicht, daß in den Kanal 15 eine regelbare Drossel eingefügt wird. Die Erfindung besteht darin, daß der Widerstand des Flußkanals in Abhängigkeit von der Beschleunigung eingestellt wird, so daß sich auch der Druck P in Abhängigkeit von der Beschleunigung ändert.Rls If R14 = 0, then Rls Likewise, when R14 = co Ris As the above calculation shows, it is possible to change the pressure P generated in the transmitter chamber by changing the resistance R14 or Rls of the flow channel. If the one resistor R14 is constant, for example, then the pressure P becomes larger or smaller depending on the enlargement and reduction of the other resistor R15. This is achieved in that a controllable throttle is inserted into the channel 15. The invention consists in that the resistance of the flow channel is adjusted as a function of the acceleration, so that the pressure P also changes as a function of the acceleration.

In F i g. 3 a und 3 b ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Gebers gezeigt. Die - Geberwelle21 wird von der Maschinenwelle angetrieben. 28 ist das Gehäuse des Gebers, welches mit der Reglerflüssigkeit angefüllt ist. Würde diese Flüssigkeit hoher Viskosität innerhalb des Gehäuses mit der Welle umlaufen, würde dies zu Fehlern Veranlassung geben. Zwecks Vermeidung dieser Störung sind innerhalb des Gehäuses 28 Platten 29 am Umfang versetzt vorgesehen. Jede dieser Platten hat wenigstens eine Öffnung 33, um einen Druckausgleich der Räume zwischen den Platten zu ermöglichen.In Fig. 3 a and 3 b is an embodiment of the invention hydraulic encoder shown. The encoder shaft21 is driven by the machine shaft. 28 is the housing of the transmitter, which is filled with the regulator fluid. If this high viscosity liquid were to circulate with the shaft inside the housing, this would give rise to errors. In order to avoid this disturbance are within the housing 28 plates 29 provided offset on the circumference. Any of these Plates has at least one opening 33 to pressure equalization of the spaces between to allow the plates.

Das Kreiselrad 23 des hydraulischen Gebersystems ist über biegsame Blattfedern 25 an der Welle 21 angeordnet, und zwar derart, daß Spiele s1 und s2 zwischen den Radteilen 22 und 22'- vorhanden sind. Der Radteil 22 und die Welle 21 sind mittels viereckiger stabförmiger Glieder 24 verbunden. In das Kreiselrad 23 sind Strömungskanäle (Flußkanäle) 26 und 27 eingebohrt. Die Länge der ersteren ist größer als diejenige der letzteren.The impeller 23 of the hydraulic transmitter system is flexible Leaf springs 25 arranged on the shaft 21, in such a way that games s1 and s2 between the wheel parts 22 and 22'- are present. The wheel part 22 and the shaft 21 are connected by means of square rod-shaped links 24. In the spinning wheel 23 flow channels (flow channels) 26 and 27 are bored. The length of the former is larger than that of the latter.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Läuft die Welle 21 ohne Beschleunigung, also mit gleicher Geschwindigkeit um; so sind bei normalem Zustand die Spiele s1 und s2 zwischen den viereckigen Stab teilen 24 und dem Kreiselrad 23 gleich. Der-vom Raderzeugte Druck nimmt daher einen Mittelwert der beiden Drücke an, die von dem Radius r 1 bzw. r2 der Radteile abhängig sind. Wird nun die Welle 21 und damit das Kreiselrad 23 über die Federn 25 beschleunigt, so verschiebt sich das Kreiselrad 23 unter der Wirkung des Drehmoments (M = I - d , wobei mit I das Trägheitsmoment des Rades bezeichnet ist) relativ zur Welle. Infolgedessen wird das Spiel s1 verringert und das Spiel s2 vergrößert, so daß sich das Widerstandsverhältnis der Strömungskanäle ändert. Infolgedessen wird der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Gehäuses erhöht. Dieser Druck wird über die in den Gehäuseraum mündende Leitung 34 zur Drehzahlverstellvorrichtung 31 geführt. 35 bedeutet noch eine Speiseleitung, mittels deren dem Pumpensystem des Gebers von einer Flüssigkeitsquelle 32 Flüssigkeit zugeführt wird.The mode of operation of the arrangement described is as follows: If the shaft 21 rotates without acceleration, that is to say at the same speed; so in the normal state, the games s1 and s2 between the square bar share 24 and the impeller 23 are the same. The pressure generated by the wheel therefore assumes a mean value of the two pressures which are dependent on the radius r 1 or r 2 of the wheel parts. If the shaft 21 and thus the gyro wheel 23 is accelerated via the springs 25, the gyro wheel 23 shifts under the effect of the torque (M = I - d, where I denotes the moment of inertia of the wheel) relative to the shaft. As a result, the game s1 is reduced and the game s2 is increased, so that the resistance ratio of the flow channels changes. As a result, the fluid pressure within the housing is increased. This pressure is fed to the speed adjustment device 31 via the line 34 opening into the housing space. 35 also denotes a feed line, by means of which liquid is supplied from a liquid source 32 to the pump system of the transmitter.

Claims

Claims: 1. Pulse generator for hydraulic regulators of prime movers, with a pump impeller generating the pressure pulses depending on the speed, d a d u r c h g .e k e n n n z e i c h n e t that the rotating of the impeller The pulse pressure generated by this is also dependent on the angular acceleration is mutable by being within the with liquid. powered encoder housing over the impeller in a manner known per se in hydraulic speed sensors Springs flexibly connected to the encoder shaft coupled to the machine shaft and when relative movements of the impeller occur as a function of acceleration compared to the driving shaft by changing the inflow channels to generate pressure serving vane channels of different lengths a different pumping effect or additional pressure changes can be made.

2. Pulse generator according to claim 1, characterized in that the circulating channel system of the impeller (23) which supplies the regulator pressure has channels with outer diameters of different sizes (26 or 27) and allows them to flow into the liquid supply at their inner end within the impeller (23) Slots (s1, s2) open, which are delimited within grooves or recesses of the impeller (23) by parts (24) lying in them and rigidly connected to the regulator shaft (21) and a change in the acceleration-dependent relative movement of the impeller (23) the flow resistances of the circulation channels (26, 27) of the impeller (23). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 382 384, 859 069; Swiss Patent No. 306 757; French patent specification No. 848 443.