DE155346C

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Publication number: DE155346C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Um bei Achsenreglern während des Be-, triebes die mittlere Umlaufzahl verändern zu können, ohne gleichzeitig den Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers zu ändern, hat man bereits vorgeschlagen, gleichzeitig mit der Federspannung auch die Größe ihres Hebelarmes zu verändern, so daß auf diese Weise das von der Federspannung auf die Fliehgewichte ausgeübte Drehmoment in zweifächer Hinsicht eine Änderung erfährt. Die Verwirklichung dieses an sich richtigen Gedankens erfolgte, jedoch bisher nicht in der richtigen Weise. Insbesondere wurde nicht darauf Rücksicht genommen, daß auch beim Ausschlag der Fliehgewichte der wirksame Hebelarm eine Veränderung erfuhr, welche in der Regel derjenigen entgegenwirkte, die bei der Veränderung der mittleren Umlaufzahl beabsichtigt war. Auch wäre es schwer gewesen, diesen Fehler bei den bisher bekannt gewordenen Achsenreglern dieser Art zu vermeiden, da man die Feder, deren Spannung verändert werden sollte, unmittelbar an den Fliehgewichten angreifen ließ, bei deren Ausschlag sich der wirksame Hebelarm . der Federspannung notgedrungen ändern mußte. Auch wurde bei dieser Angriffsart der Feder das zur gleichzeitigen Veränderung der Federspannung und ihres Hebelarmes dienende Getriebe sehr verwickelt und technisch unvollkommen.

Alle diese Nachteile sucht die vorliegende Erfindung auf folgende Art zu vermeiden, Welche zunächst an Hand der Fig. 1 erläutert werden möge.

Die zur Verwendung kommende Feder a, welche der Fliehkraft der Schwunggewichte allein oder auch gemeinsam mit anderen bereits vorhandenen und in beliebiger Weise angeordneten Federn entgegenwirkt, greift nicht etwa unmittelbar an einem Fliehgewicht an, sondern ist zwischen einem Punkte b des festen Systems und einem Punkte c des beweglichen Systems eingespannt. Unter dem Ausdruck »festes System« wird hierbei die treibende Reglerwelle d nebst allen mit der letzteren fest verbundenen Teilen, beispielsweise auch mit dem auf der Welle d befestigten Arm e verstanden, an dessen Endpunkt b die Feder α angreift. Der Ausdruck »bewegliches System« dagegen bezieht sich auf die gegenüber der Welle d in gewissen Grenzen drehbare Reglertrommel f, Beharrungsscheibe o. dgl., an welcher in der Regel auch das zu verstellende Steuerexzenter irgendwie gelagert ist. Durch den Ausschlag der Fliehgewichte, die in beliebiger Weise angeordnet und wirksam sein können, wird eine Verdrehung des beweglichen gegenüber dem festen System und eine Verstellung des Exzenters bewirkt, wobei die zwischen dem festen und beweglichen System eingespannte Feder α der Fliehkraft der Schwunggewichte entgegenwirkt.

Würde man nun den Angriffspunkt c der Feder im beweglichen System derart verstellbar . machen, daß sich gleichzeitig mit der Federspannung auch der wirksame Hebelarm der letzteren in bezug auf das Wellenmittel d in gleichem Verhältnis ändert, so würde man

hierdurch erreichen, daß das den Fliehkräften jeweils entgegenwirkende Drehmoment der Federspannung sich mit dem Quadrat der letzteren ändert. Es würde also das Drehmoment der jeweiligen Größe der Fliehkräfte, welche dem Quadrat der Umlaufgeschwindigkeiten proportional sind, stets genau entsprechen, und es ließe sich auf diese Weise, wie theoretische Erwägungen ergeben, der

ίο Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers bei Veränderung der mittleren Umlaufzahl vollkommen konstant erhalten.

Andererseits darf sich aber, nachdem der Regler auf eine bestimmte mittlere Umlaufzahl eingestellt worden ist, beim Ausschlag der Fliehgewichte der Hebelarm der Federspannung in bezug auf das Wellenmittel nicht ändern, wenn man ein Gleichbleiben des Ungleichförmigkeitsgrades erreichen will.

ao Zu diesem Zwecke greift nun gemäß vorliegender Erfindung die Feder a, deren eines Ende b am festen System gelagert ist, an ihrem anderen Ende mittels eines Zugorgans g, etwa eines Bandes oder einer Kette, am Umfang eines Bogenstückes h an, dessen Mittelpunkt mit dem Wellenmittel zusammenfällt. Beim Ausschlag der Fliehgewichte wird sich in diesem Falle das Zugorgan g auf dem Umfang des Bogenstückes h auf- oder abwickeln und infolgedessen am beweglichen System f stets mit demselben Hebelarm angreifen.

Soll nun eine Änderung der mittleren Umlaufzahl während des Betriebes erfolgen, so muß man das Bogenstück h derart verschieben, daß sich die Federspannung und die Größe ihres wirksamen Hebelarmes in gleichem Verhältnis ändert. Das Bogenstück h muß also etwa zwischen den Lagen /z¹ und h'² verstellbar sein. Genau genommen, müßte sich auch der Krümmungsradius des Bogenstückes derart ändern, daß bei der Verstellung des letzteren der Mittelpunkt des jeweils zur Wirkung kommenden Bogenteiles stets mit dem Wellenmittel zusammenfällt. Man kann jedoch mit völlig genügender Annäherung dasjenige Bogenstück h zugrunde legen, welches der durchschnittlichen mittleren Umlaufzahl des Reglers entspricht. Bewegt sich das Bogenstück von ft¹ über h nach ft², so bewegt sich der Mittelpunkt desselben von d¹ über d nach d'². Die mittlere Lage sowie die Endlagen dieses Bogenstückes und seines Mittelpunktes können durch Rechnung und Zeichnung genau festgelegt werden. Um das Bogenstück annähernd in sei.ner theoretisch geforderten Weise zu führen, braucht man lediglich den Drehpol seiner Verschiebung

• im beweglichen System aufzusuchen. Nimmt beispielsweise ein Punkt i des Bogenstückes bei der Verstellung des letzteren die äußersten Lagen i¹ und i'² ein, so liegt der Drehpol einerseits auf der über der Linie z'-z"², andererseits auf der über der Linie d '-d'² errichteten Mittelsenkrechten, d. h. er liegt in demjenigen Punkte k des beweglichen Systems, in welchem sich diese beiden Mittelsenkrechten schneiden. Mittels einer im Punkte k gelagerten Schwinge /, deren Ende zu dem Bogenstück h ausgebildet ist, kann das letztere mit völlig hinreichender Annäherung in der theoretisch erforderlichen Weise geführt werden, derart, daß sich einerseits bei Bewegung der Schwinge die Federspannung in demselben Verhältnis ändert wie der wirksame Hebelarm der letzteren, andererseits dieser Hebelarm beim Ausschlag der Fliehgewichte annähernd genau konstant bleibt.

Auf welch einfache Weise sich eine Verstellung der Schwinge I während des Betriebes erreichen läßt, wird noch bei der Beschreibung des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Achsenreglers zu erläutern sein, bei welchem der oben erläuterte Regelungsvorgang in einer Ausführungsform zur Anwendung gebracht ist.

In den Fig. 2 und 3 erfassen die auf der Reglerwelle d befestigten, einander gegenüberliegenden Arme e e mittels der an ihren Enden angelenkten Glieder m m die Fliehgewichte η η, go welche im beweglichen System, d. h. an der als Beharrungsmasse' wirkenden Trommel f, mittels der Bolzen 0 0 drehbar gelagert sind. Jedes der beiden Gelenkvierecke 0 dp q bildet ein Gelenkparallelogramm, so daß ein jedes der beiden Schwunggewichtglieder 0 q gegenüber dem zum festen System gehörigen Glied dp parallel geführt ist. Zwischen den Schwunggewichten und den mit dem festen System unbeweglich verbundenen Federträgem r sind die Druckfedern ί eingespannt. Infolge der erwähnten Parallelführung der Fliehgewichte gegenüber dem festen System bleibt die Mittelachse der Federn s auch beim Zusammendrücken derselben stets die gleiche, d. h. die erwähnten Federn behalten auch beim Ausschlag der Fliehgewichte stets ihre Radialrichtung genau bei, so daß sie der Fliehkraft der Schwunggewichte η ohne Seitenkomponente genau entgegenwirken können. Eines der Fliehgewichte erfaßt mittels der Schleppkurbel t das Exzenter u, welches auf der ebenfalls exzentrisch abgedrehten Außennabe ν der Trommel gelagert und somit um einen außerhalb des Wellenmittels liegenden exzentrischen Punkt drehbar ist, um auf diese Weise die Größe der Voreilung annähernd konstant zu erhalten.

Die für die vorliegende Erfindung maßgebende Einrichtung ist auf der dem Exzenter u entgegengesetzten Seite des Reglers innerhalb bezw. außerhalb der Reglertrommel ange-

ordnet. Der Punkt b des festen Systems, an welchem die Feder α angreift, befindet sich am Ende des einen Armes e. Am anderen Ende der Feder α ist im vorliegenden Falle ein "Kettenglied g gelagert, welches am Um-■ fang des Bogenstückes h tangential angreift.

Die von der Feder α ausgeübte Kraft wird durch eine am Bogenstück h angeordnete Schneide w aufgenommen. Das Bogenstück h

ίο bildet den einen Arm der Schwinge Z, welche am beweglichen System, d. h. an der Trommel/¹, mittels des Bolzens k gelagert ist. Da bei irgend einer bestimmten mittleren Umlaufzahl der Hebelarm, mit welchem die Feder a am beweglichen System angreift, beim Ausschlag der Fliehgewichte stets dieselbe Größe behält, so führt hierbei die Feder um ihren Aufhängepunkt keine Drehung aus, so daß die Veränderung der Federspannung vollkommen reibungslos vor sich geht.

Die Schwinge / ist außer mit dem Arm h noch mit dem Arm χ versehen. Die beiden Arme h und χ sind mittels der Bolzen y und ^ in Schlitzen 1 und 2 der Trommelwandung nochmals geführt. Die genannten Schlitze 1 und 2 müssen natürlich nach einem Halbmesser, dessen Mittelpunkt im Drehpunkt k der Schwinge liegt, gekrümmt sein. Um nun die Schwinge I während des Betriebes verstellen zu können, findet ein durch ein Differentialgetriebe in langsame Drehung versetztes Kurbel- oder Exzentergetriebe Anwendung, welches an der Schwinge / angreift und die letztere innerhalb der Reglertrommel langsam hin- und herbewegt. Auf der Außennabe 3 der Reglertrommel sind nämlich dicht nebeneinander zwei Zahnräder 4 und 5 gelagert, und zwar ist das innere Zahnrad 4 auf der Nabe 3 lose drehbar, während das äußere Zahnrad 5 auf der Nabe 3 aufgekeilt ist. Beide Zahnräder besitzen genau gleichen Teilkreisdurchmesser, unterscheiden sich jedoch bezüglich der Zähnezahl um einen oder auch mehrere Zähne. Beispielsweise ist das Zahnrad 4 mit 60, das Zahnrad 5 dagegen mit 61 Zähnen ausgestattet. In diese beiden Zahnräder greift ein gemeinsames Triebrad 6 ein, welches an einer Griffscheibe 7 drehbar gelagert ist. Die Griffscheibe 7 nimmt für gewöhnlich an der Umdrehung der Reglertrommel teil, wobei das Triebrad 6 als Kupplung zwischen den beiden großen Zahnrädern 4 und 5 wirkt. Hält man dagegen die Griffscheibe 7 von Hand oder auf mechanischem bezw. elektrischem Wege durch eine Bremse fest, so daß auch das Triebrad 6 nicht mehr um die Welle d rotieren kann, so veranlaßt das Triebrad 6 eine langsame Relativdrehung des Zahnrades 4 gegenüber dem sich mit der Trommel umdrehenden Zahnrad 5. Diese langsame Relativdrehung des Zahnrades 4 gegenüber dem beweglichen System wird zur langsamen Hin- und Herbewegung der Schwinge I in folgender Weise benutzt. Das Zahnrad 4 ist an seinem in die Trommel hineinreichenden Ende zu der Exzenterscheibe 8 ausgebildet, auf welcher der Exzenterring 9 drehbar ist. Dieser Exzenterring 9 erfaßt den am Arme χ der Schwinge gelagerten Bolzen y und bewegt somit den letzteren im Schlitz 1 der Trommel hin und her, so daß die Schwinge / gegenüber dem beweglichen System eine volle Hin- und Herbewegung ausgeführt hat, sobald sich das Zahnrad 4 gegenüber dem Zahnrad 5 um 360 ° gedreht hat. Die Verhältnisse lassen sich, beispielsweise derart wählen, daß sich beim Festhalten der Griffscheibe 7 die Schwinge / gegenüber dem beweglichen System innerhalb 30 Sekunden einmal hin- und herbewegt, so daß innerhalb eines Zeitraumes von 15 Sekunden das Bogenstück h sämtliche der Veränderung der mittleren Umlaufzahl entsprechenden Zwischenlagen einnehmen kann. Sobald der Maschinist merkt, daß die jeweils gewünschte mittlere Umlaufzahl erreicht ist, läßt er die Griffscheibe 7 los, und es bleibt nunmehr, da das Differentialgetriebe selbstsperrend ist, die Schwinge I in ■ ihrer Stellung gegenüber dem beweglichen System stehen.

Die letztbeschriebene Einrichtung ist ganz besonders dazu geeignet, das Gleichschalten von elektrischen Ein- oder Mehrphasenstromdynamos in denkbar einfachster Weise zu ermöglichen. Es ist zu diesem Zwecke nichts weiter erforderlich, als die Griffscheibe 7 so lange festzuhalten, bis man am Phasenanzeiger ein Erlöschen der Glühlampen beobachtet. Sobald die Glühlampen erlöschen, läßt man die Griffscheibe 7 fahren, und es sind nunmehr die Dynamos parallel geschaltet.

Wie bereits eingangs erwähnt, läßt sich die neue Einrichtung bei allen denkbaren Arten von. Achsenreglern anwenden, und es könnte insbesondere die Feder α gegebenenfalls auch für sich allein, d. h. ohne gleichzeitige Anwendung von Federn s, zur Aufnahme der Fliehkraft der Schwunggewichte benutzt werden.

Claims

Patent-An Sprüche:

I. Achsenregler für veränderliche Umlaufgeschwindigkeiten unter Gleicherhaltung des Ungleichförmigkeitsgrades infolge gleichzeitiger Veränderung der Federspannung und ihres Hebelarmes, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fliehkraft der Schwunggewichte allein oder auch gemeinsam mit bereits vorhandenen Federn aufnehmende und mit ihrem einen Ende am festen System (d e) angreifende Feder

(a) mit ihrem anderen Ende unter \^rermittelung eines Bandes oder einer Kette (g) tangential am Umfang eines Bogenstückes (h) angreift, dessen Krümmungsmittelpunkt annähernd im Wellenmittel (d) liegt und welches mittels einer im beweglichen System (f) drehbar gelagerten Schwinge (I) um einen solchen Drehpunkt (k) verstellbar geführt ist, daß bei der zwecks Änderung der mittleren Tourenzahl vorzunehmenden Verstellung des Bogenstückes der wirksame Hebelarm der Federspannung einerseits sich im gleichen Verhältnis wie die letztere ändert, andererseits beim Ausschlag der Fliehgewichte annähernd genau konstant bleibt.
2. Ausführungsform des Achsenreglers nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schwinge (I) ein zentral auf der Welle angeordnetes Kurbel- oder Exzentergetriebe (8, 9) angreift, welches von außen mittels eines Differentialgetriebes o. dgl. derart in langsame Drehung gegenüber dem Regler versetzt werden kann, daß die Schwinge innerhalb des letzteren das Bogenstück (h) zwischen seinen Endlagen langsam abwechselnd hin- und herschiebt.
3. Ausführungsform des Achsenreglers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe durch zwei nebeneinander auf der Trommelnabe (3) des beweglichen Systems fest bezw. lose gelagerte, gleich große und um einen oder mehrere Zähne differierende Zahnräder (4 und 5) gebildet wird, in welche ein gemeinsames, an einer Griffoder Bremsscheibe (7) gelagertes Triebrad (6) eingreift, so daß beim Festhalten der Griff- oder Bremsscheibe während des Betriebes das lose Zahnrad (4) eine langsame Relativdrehung gegenüber dem mit dem beweglichen System rotierenden Zahnrad (5) ausführt und infolgedessen mittels des Kurbel- oder Exzentergetriebes (8, 9) die Schwinge in langsame Hin- und Herbewegung gegenüber dem beweglichen System versetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,