DE137975C

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Publication number: DE137975C
Application number: DE1900137975D
Authority: DE
Filing date: 1900-07-12
Anticipated expiration: 1920-07-13

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Bei Pumpmaschinen erfordert der wechselnde Bedarf des zu fördernden Mediums eine Veränderung der Umdrehungszahl während des Ganges der Kraftmaschine innerhalb weiter Grenzen. Hierbei ist Bedingung, dafs der Ungleichförmigkeitsgrad des Schwungrades der Kraftmaschine (ty und der Unempfindlichkeitsund Ungleichförmigkeitsgrad (ε und δ) des Reglers in ganz bestimmter mathematischer Beziehung stehen.

Bedingung einer brauchbaren Regelung ist, dafs der Unempfindlichkeitsgrad des Reglers stets in demselben Verhältnifs gröfser ist, als der Ungleichförmigkeitsgrad der Maschine, um ein Zucken und Ueberreguliren während jeder Umdrehung zu vermeiden. Es mufs sein:

— = β > ι = const.

Os

Der Ungleichförmigkeitsgrad (ty der Maschine ändert sich bei demselben Füllungsgrade mit dem Quadrate der Umdrehungszahl:

Es ist ferner:

27 . . ,

~~ ε ~ ßd_s —

const.

PrP
• const.
E:

= const. · n^z

Energie des

P: Steuerungswiderstand.
Reglers.

Dies ist die allgemeine Beziehung zwischen Energie und Umdrehungszahl bei Fliehkraftreglern.

Es folgt also die erste Bedingung einer exacten Regelung, nämlich, dafs die Veränderung der Umdrehungszahl durch Veränderung der Energie des Reglers (Be- oder Entlasten der Muffe) erzielt werden soll, in Anbetracht der Veränderlichkeit des Ungleichförmigkeitsgrades der Maschine.

Allgemeine Bedingung einer genauen Regelung ist ferner:

~~ GsV_s

(»Allgemeines über Centrifugalregulatoren«, herausgegeben von Herrn. Härtung Nachf., G. m. b. H., Düsseldorf).

δ: Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers.

G_s: Reducirtes Gewicht des Schwungrades.

F₅: Umfangsgeschwindigkeit des Schwungrades. F₅ =

Pmax. '■ Maximale mittlere Triebkraft der Maschine, übertragen an den Umfang des Schwungrades.

g: Erdbeschleunigung.

Σ Gς²: Summe aller bewegten Gewichte des Reglers multiplicirt mit den Quadraten ihrer Wege.

P: Steuerungswiderstand (Verstellkraft).

s: Hub des Reglers.

Aufser F₅ (n) sind bei Pumpmaschinen alle anderen Gröfsen constant. Man kann also auch const.

schreiben: δ =

d. h. bei veränder-

licher Umdrehungszahl mufs der Ungleichförmigkeitsgrad (δ) des Reglers umgekehrt proportional sein der jeweiligen Umdrehungszahl desselben.

Ein Beispiel möge diese beiden Bedingungen näher erläutern:

Eine Pumpe habe bei 50 Umdrehungen einen Ungleichförmigkeitsgrad &_s = 2pCt., die Umdrehungszahl soll bis auf 25 verändert werden können.

Angenommen: β = 2 pCt., so dafs ε =4 pCt. wird bei 50 Umdrehungen.

Bei 25 Umdrehungen ist ferner:

i>„ == i,^=- = 8 pCt.

Es wäre falsch, wenn ε auch bei 25 Urrdrehungen 4 pCt. bliebe, da dann der Regler bei jeder Umdrehung ins Zucken geriethe, was einen unruhigen Gang der Maschine zur Folge hätte (denn es wäre

(S¹S — 8 pCt.J > (ε = 4 pCt.J).

Bei richtiger Function des Reglers mufs vielmehr der Unempfindlichkeitsgrad durch Veränderung der Energie auf den Werth:

ε' = ε-^k- = i6pCt.

vergröfsert werden.

Angenommen ferner, bei 50 Touren hätte dei Regler einen Ungleichförmigkeitsgrad δ = 6 pCt. (natürlich stets erheblich gröfser als der des Schwungrades: ö_s = 2 pCt.).

Aus Vorherigem folgt:

δ' = δ— = δ—= iapCt.
η' 2₅

Die Beibehaltung von δ = 6 pCt. wäre unzulässig, da dann \ > δ würde, was ein fortwährendes Springen des Reglers (namentlich bei geringem Steuerungswiderstande), also Ueberregulirung zur Folge hätte.

Regler für grofse Veränderung der Umdrehungszahl von Motoren während des Ganges müssen daher so beschaffen sein, dafs es möglich ist, gleichzeitig mit der Umdrehungszahl die Energie und den Ungleichförmigkeitsgrad den hier entwickelten Bedingungen entsprechend verändern zu können.

Diese Eigenschaften bilden den Gegenstand der Erfindung.

Fig. ι stellt einen solchen Regler dar.

Auf den nicht mitrotirenden Gleitring G wirkt eine axial um die Reglerspindel angeordnete Entlastungsfeder F, deren unteres Ende vermittelst des auf- und abschraubbaren Federtellers T und des Handrades H mehr oder weniger gespannt werden kann, wodurch die Energie des Reglers während des Ganges geändert wird, da diese Theile ah der Drehung des Reglers nicht theilnehmen.

Der technische Effect dieser axial angeordneten Entlastungsfeder besteht darin, dafs bei höchster Umdrehungszahl der geringste Federdruck und bei gröfstem Federdruck die geringste Umdrehungszahl herrscht.

Die dem Producte aus Umdrehungszahl und Federdruck proportionale Reibungsarbeit und Abnutzung der Reibflächen zwischen Gleitring G und Muffe M ist daher auf ein Minimum reducirt.

Ganz im Gegensatze hierzu wäre eine solche Belastung der Muffe, wo bei höchster Umdrehungszahl auch der höchste Druck herrscht, was bei grofsen Tourenverstellungen Heifslaufen des Gleitringes und rapide Abnutzung erzeugt.

In Fig. 2 stellt die Curve C₀ die Fliehkraftcurve bei höchster Umdrehungszahl dar (Fliehkräfte sind als Functionen der Schwerpunktabstände der Schwunggewichte eingetragen).

Die Curve C' giebt die jeweiligen Ungleich förmigkeitsgrade als Functionen der Abschnitte OD, O~C u. s. w. an.

Curven von demselben Ungleichförmigkeitsgrade schneiden stets in demselben Punkte der Strecke A O ein.

Fig. 3 stellt zunächst einen Regler mit rechtwinkligem Hebel vor (a = §o°).

UebertrSgt man hier eine die Muffe entlastende Kraft Z'm in die Richtung (J' N¹J der Fliehkraft, so erhält man sowohl für die untere als auch für die obere Muffenlage die beiden gleichgrofsen Kräfte Z'_Cl und Z¹C₂- Trägt man diese Kräfte (deutlichkeitshalber im Mafsstabe 2:1) in Fig. 2 von der Fliehkraftcurve C₀ nach abwärts, so zeigt die Fliehkraftcurve der verminderten Umdrehungszahl 34 einen Ungleichförmigkeitsgrad von ca. 100 pCt.

Die Curve C₀ entspricht der höchsten Umdrehungszahl und ist für einen Ungleichförmigkeitsgrad von 6 pCt. gezeichnet.

Die mittlere Umdrehungszahl der Curve 34 ist halb so grofs als diese.

Der richtige Ungleichförmigkeitsgrad müfste demnach 12 pCt. und nicht 100 pCt. betragen.

Soll dies erreicht werden, so mufs die Verlängerung der Curve (65) im Punkte C einschneiden, entsprechend dem Ungleichförmigkeitsgrad von 12 pCt.

Die Kräfte 1 5 und 26 müssen daher ungleich sein und in einem bestimmten Verhältnisse zu einander stehen, so dafs sich der Ungleichförmigkeitsgrad verkehrt proportional der Umdrehungszahl ändert. Diese Bedingung wird nun von der nachstehenden Construction erfüllt. Die Schenkel des Winkelhebels IKL (Fig. 4)

schliefsen einen Winkel ein, welcher gröfser ist als 90 °. Die Länge KL ist so gewählt, dafs der Ausschlag L P nicht wie in Fig. 3 (L' P¹J nahezu parallel zur Reglerachse ist, sondern mit dieser einen merklichen Winkel bildet.

Ueberträgt man entsprechend der unteren Muffenlage die Kraft Zu in die Richtung der Fliehkraft IN, so erhält man die Kraft NR = Zc₁- In gleicher Weise für die obere Muffenlage verfahren, ergiebt sich die Kraft N₁ R₁ =

Wie aus Construction erhellt, mufs Zc₂ immer gröfser sein als Zc₁.

Die Constructionsverhältnisse des Winkelhebels IKL und der Verbindungsstange L U sind nun so gewählt, dafs die Entlastungskräfte Zc₁ und Zc₂ eine Fliehkraftcurve C₁₁ (Fig. 2) erzeugen, deren Ungleichförmigkeitsgrad zu demjenigen der Curve C₀ im umgekehrten Verhältnisse der entsprechenden Umdrehungszahlen steht.

Claims

Patent-Anspkuch :

Winkelhebelregler mit hoher Verstellfähigkeit der Umdrehungszahl von Motoren während des Ganges, dadurch gekennzeichnet, dafs eine axiale, unmittelbar auf den nicht umlaufenden Gleitring G wirkende Entlastungsfeder mit verstellbarer Spannung die Veränderung der Umdrehungszahl in der Weise bewirkt, dafs durch weitere Uebertragung der constanten Zusatzfederkräfte an den Ort der Fliehkräfte vermittelst der Verbindungsstücke L U und der offenen Winkelhebel IKL (Winkel gröfser als 90 °) der Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers vollkommen oder annähernd verkehrt proportional den jeweiligen Umdrehungszahlen geändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,