DE157943C

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Publication number: DE157943C
Application number: DENDAT157943D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 157943 KLASSE

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Umlaufzahl einer Kraftmaschine möglichst konstant zu halten; ferner gestattet sie, die \ Umlaufzahl der Maschine während des Ganges in weiten Grenzen zu ändern; die Unempfindlichkeit der Regelung soll eine sehr kleine sein, und endlich ist überhaupt kein verwickeltes j Umlaufgetriebe vorhanden.

Die Regelungsvorrichtung besteht aus einer

ίο Pumpe (z. B. Rotations- oder Zentrifugalpumpe) , welche von der Welle der Kraftmaschine zwangläufig angetrieben wird. Die Druckleitung dieser Pumpe steht in Verbindung mit einem Zylinder, in welchem ein durch Gegengewicht konstant belasteter Druckkolben sich bewegen kann. Nach dem Zylinder ist die Druckleitung an ein Drosselventil oder einen Drosselhahn angeschlossen, und von diesem Ventil kehrt die Leitung zur Pumpe zurück.

Das Volumen der durch die Pumpe geförderten Flüssigkeit ist von der Umdrehungszahl derselben direkt abhängig. Der Druck dieser Flüssigkeit vor dem Drosselventil ist also auch von der Umlaufzahl der Kraftmaschine abhängig. Dieser Druck wirkt unter dem konstant belasteten Druckkolben, welcher somit einen vollkommen astatischen Regler bildet, wenn die Kolbenstange auf irgend eine Weise mit der Steuerung der Kraftmaschine verbunden ist. Um diesen Regler statisch zu machen, läßt man auf den Druckkolben eine Zug- und Druckfeder wirken, deren freies Ende an dem Kolben eines Flüssigkeits- oder Luft- oder Gaskataraktes befestigt ist. Für jede Geschwindigkeitsänderung der Kraftmaschine, d. h. für jede Druckänderung in der Druckleitung der Pumpe wird jetzt der Kolben eine durch die Gegenkraft der Feder bestimmte Stellung nehmen und mittels der Steuerung die Leistung der Maschine entsprechend regeln.

Fortwährend aber nimmt die Federkraft ab, weil der Kataraktkolben nachgibt, so daß die Leistung der Kraftmaschine weiter beeinflußt wird, bis die ursprüngliche Umlaufzahl erreicht sein wird; nur bei dieser normalen Umlaufzahl, wenn die Gegenkraft der Feder bis Null abgenommen hat, kann Gleichgewicht für den Druckkolben wieder stattfinden, d. h. stabiler Gang für die Kraftmaschine. Um diese normale Umlaufzeit während des Ganges der Maschine zu ändern, braucht man nur den auf den Druckkolben wirkenden Gegendruck zu ändern, z. B. indem man das Gegengewicht längs eines Hebels verschiebt. Gleichgewicht wird dann für einen größeren, bezw. kleineren Druck der Flüssigkeit hergestellt, d. h. für eine größere bezw. kleinere Umlaufzahl der Kraftmaschine.

An Stelle der mit einem Katarakt verbundenen Feder kann man einfacher den Flüssigkeits- oder Luft- oder Gaskatarakt selbst anwenden, indem man ihn so ordnet, daß er bei jedem Hube auf den Druckkolben einen elastischen Gegendruck ausübt, welcher stetig abnimmt und bald vollkommen verschwindet. Anstatt ein Gegengewicht als Gegendruck für den Druckkolben zu verwenden, kann man einen konstanten Flüssigkeitsdruck auf den Kolben selbst wirken lassen. Dazu wird z. B. dieselbe Flüssigkeit

nach ihrem Durchgang durch das Drosselventil benutzt, indem ihr Druck durch ein durch Gegengewicht belastetes Druckregelungsventil konstant gehalten wird. Die Umlaufzahl der Maschine wird man jetzt dadurch ändern können, daß man den Druck des dieses Druckregelungsventil belastenden Gegengewichtes durch Verschiebung desselben längs eines Hebels ändert. In den meisten Fällen

ίο wird der Druckkolben nicht unmittelbar mit der Steuerung verbunden sein, sondern mittels irgend einer Hilfsvorrichtung oder Servomotors zwecks Vermehrung der Arbeitsleistung dieses Druckkolbens.

Fig. ι zeigt eine erste Ausführungsform der Regelung mit Gegenfeder und ölkatarakt. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform mit Luftpuffer anstatt Gegenfeder, Flüssigkeitsgegendruck anstatt Gegengewicht für den Druckkolben und Servomotor für die Steuerung der Kraftmaschine.

In der Fig. 1 stellt α die durch die Kraftmaschine zwangläufig angetriebene Pumpe dar. Die Druckleitung b dieser Pumpe leitet die Flüssigkeit zu dem Zylinder c, unter den Druckkolben d, welcher mittels des Hebels h durch das Gegengewicht e belastet wird. Von dem Zylinder c wird die Flüssigkeit zu dem Drosselhahn f oder Drosselventil geleitet und dann zu dem Behälter g und zur Pumpe zurück.

Wenn die Umlaufzahl der Pumpe α (ά. h. der Kraftmaschine) zunimmt, nimmt der Druck der geförderten Flüssigkeit vor dem Drosselhahn, in b und c, auch zu. Das Gleichgewicht für den Kolben d wird gestört, dieser Kolben steigt nach oben und nimmt den Hebel h und das Gestänge s der Steuerung der Kraftmaschine mit, bis die zusammengedrückte Fe-

40. der / eine genügende Gegenkraft ausübt, um das Gleichgewicht für den Kolben d wieder herzustellen. Wenn jetzt die gegemvärtige, der neuen Lage des Hebels h (d. h. der neuen Lage der mit diesem Hebel zwangläufig verbundenen Steuerung) entsprechende Leistung der Kraftmaschine eine noch zu große LTmlaufzahl ergibt, so wird sie bald weiter beeinflußt, indem der Kolben m des ölkataraktes k fortwährend zurückweicht, so daß die Gegenkraft der Feder / abnimmt und der Druckkolben d wieder nach oben steigen muß, um eine neue Gleichgewichtslage zu finden. Wenn endlich die Leistung genug abgenommen hat, wird die Umlaufzahl nach und nach abnehmen, um die normale Umlaufzahl wieder zu erreichen; einerseits nimmt also der Flüssigkeitsdruck unter dem Druckkolben d nach und nach ab, andererseits gibt der Kolben m des Kataraktes k nach, und die Gegenkraft der Feder / nimmt gleichzeitig ab, so daß der Kolben d in Ruhe bleibt und die Leistung der Kraftmaschine nicht mehr verändert wird, solange ihre Umlaufzahl bei der »Normalen« bleibt.

Der verhältnismäßig kleine Reibungswiderstand des Kolbens d, des Hebels h und des Gestänges .? wird die Unempfindlichkeit der Regelungsvorrichtung verursachen; wenn man Öl als Druckflüssigkeit benutzt, wird diese Unempfindlichkeit sehr klein bleiben. Um diese Unempfindlichkeit noch mehr zu verkleinern, kann man die Kolben d und m und ihre Kolbenstangen mittels irgend einer Hilfsvorrichtung fortwährend um sich selbst sich drehen lassen.

In der Fig. 2 ist α die Pumpe, b die Druckleitung, c der Druckzylinder und d d' der Druckkolben, welcher als Differentialkolben ausgeführt wird. Auf diesen Kolben wirkt nicht mehr ein Gegengewicht, sondern ein Flüssigkeitsdruck, welcher durch das Druckregelungsventil 0 konstant gehalten wird. Dieser Flüssigkeitsdruck' wird der durch die Pumpe α geförderten Flüssigkeit entnommen nach ihrem Durchgang durch den Drosselhahn oder das Drosselventil f. Das Druckregelungsventil ο ist mittels eines Hebels h durch ein Gegengewicht e belastet. Die auf den Druckkolben d wirkende Gegenfeder ist hier durch einen Luftpuffer ersetzt, welcher gleichzeitig als Katarakt wirkt. Bei jeder Bewegung des Druckkolbens d übt auf ihn der Kolben m des Luftpuffers einen von der Größe dieser Bewegung abhängigen Gegendruck aus, so daß für jede Geschwindigkeitsänderung der Pumpe α eine neue Gleichgewichtslage für den Kolben d stattfindet. Der Kolben m gibt aber fortwährend nach wegen der kataraktartigen Ausführung des Luftpuffers k, so daß der durch diesen Kolben ausgeübte Gegendruck fortwährend abnimmt, um bald Null zu werden. Eine dauernde Gleichgewichtslage für den Kolben d, d. h. ein stabiler Gang für die Maschine, wird also nur dann erreicht werden können, wenn die normale Umlauf zahl der Maschine erreicht worden ist. Um diese Umlaufzahl während des Ganges der Maschine in weiten Grenzen zu ändern, braucht man nur das Gegengewicht e längs des Hebels h zu verschieben (Fig. ι und 2), so daß der auf den Druckkolben d Avirkende Gegendruck vergrößert oder verkleinert und somit die für das Gleichgewicht des Kolbens d notwendige Umlaufzahl ebenfalls vergrößert oder verkleinert wird.

In der Ausführungsform der Fig. 2 wirkt der Kolben d nicht unmittelbar auf die Steuerung der Kraftmaschine, sondern auf ein Ventil oder einen Hahn q, welcher den Druck der geförderten Flüssigkeit in der Leitung ρ nach dem Druckregelungsventil 0 verändern kann. Diese Druckschwankungen in der Lei-

tungp benutzt man in einem Arbeitszylinder r, in welchem ein durch eine Feder u belasteter Kolben t sich bewegen kann. Dieser Kolben t steht in Verbindung mit der Steuerung der Kraftmaschine mittels des Gestänges 5. Nach dem Hahn q kehrt die Flüssigkeit zum Behälter g und von da nach der Pumpe a zurück.

Claims

Patent-Ansprüche:

I. Regelungsvorrichtung für die Umlaufzahl einer Kraftmaschine, in welcher die Druckschwankungen in der Druckleitung einer durch die Kraftmaschine zwangläufig betriebenen Pumpe einen mit der Steuerung der Kraftmaschine verbundenen Kolben in Bewegung setzen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Druckkolben (d) durch zwei bezw. drei verschiedene Kräfte im Gleichgewicht gehalten wird, und zwar einerseits durch den Pumpendruck, welcher von der Geschwindigkeit der Kraftmaschine abhängig ist, andererseits durch ein Gegengewicht (e), welches eine konstante Kraft auf den Kolben (d) ausübt, und durch eine Zug- und Druckfeder (I), deren freies' Ende an dem Kolben (m) eines Kataraktes (k) befestigt ist, so daß diese Feder auf den Druckkolben eine momentane, durch die Bewegungen desselben Kolbens verursachte Zug- bezw. Druckkraft ausübt.
2. Ausführungsform der Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druckkolben wirkende Zug- und Druckfeder durch den Flüssigkeits- oder Luft- oder Gaskatarakt selbst ersetzt wird, welcher durch seine Pufferwirkung auf den Druckkolben eine momentane, durch die Bewegungen desselben Kolbens verursachte Zugbezw. Druckkraft ausübt.
3. Ausführungsform der Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Druckkolben (d) mit einer konstanten Kraft wirkende Gegengewicht (e) durch einen konstanten Kolbendruck ersetzt wird, welcher der Druckleitung der Pumpe entnommen ist und mittels eines durch ein Gegengewicht belasteten Druckregulierventiles konstant gehalten wird.
4. Ausführungsform der Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben nicht unmittelbar auf die Steuerung der Kraftmaschine wirkt, sondern das Steuerorgan irgend einer Hilfsvorrichtung verstellt, von dessen Lage die Steuerung der Kraftmaschine abhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.