DE169272C

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Publication number: DE169272C
Application number: DENDAT169272D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Regelungsvorrichtung für Kraftmaschinen. Die Regelung kann überall dort angewendet werden, wo es darauf ankommt, die Geschwindigkeit, die Arbeit, die gelieferte Menge oder eine gelieferte Kraft innerhalb bestimmter Grenzen konstant zu halten. Als beispielsweise Fälle seien erwähnt: Regelung von Dampfmaschinen auf konstante Umlauf-,

ίο zahl, von Dynamomaschinen auf konstante Stromstärke, Spannung oder Watt und besonders auch Regelung von Turbinen auf gleiche Umlaufzahl. Die Erfindung betrifft solche Regelungsarten, bei denen durch von der Maschine angetriebene Anzeigevorrichtungen (von Geschwindigkeitsreglern, Voltmetern, Amperemetern, Wattmetern u. dgl.) Kraftmittel ausgelöst werden, durch welche eine die Steuerung oder das antreibende Kraftmittel der Maschine beeinflussende Hilfskraftmaschine, z. B. elektrischer Motor o. dgl., in dem einen oder anderen Sinne auf die zu beeinflussenden Mittel einwirkt. Bei der Turbinenregelung kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsregler Stromschlüsse erzeugen und auf diese Weise durch Vermittlung eines Elektromotors auf die Leitradschaufeln oder auf den Wasserzufluß einwirken. Die Anordnung könnte auch so getroffen sein, daß die Anzeigevorrichtung von einer Dynamomaschine verstellt wird und der durch sie in Gang gesetzte Elektromotor auf die antreibende Kraftmaschine, die Turbine (bezw. Dampfmaschine) oder die Dynamomaschine (durch Einschaltung von Widerständen) selbst einwirkt.

Die Erfindung bezweckt, eine Über- oder Unterregelung, wie sie bisher bei derartigen Vorrichtungen stets auftrat, ganz oder nahezu ganz auszuschließen. Dies wird dadurch bewirkt, daß eine Verbindung oder Abhängigkeit besonderer Art zwischen der Anzeigevorrichtung, der durch sie beeinflußten Hilfskraftmaschine und den die Hauptmaschine beeinflussenden Steuermitteln oder Kraftmitteln geschaffen ist. Die Einwirkung zwischen der Anzeigevorrichtung und den Hilfskraftmaschinen kann dabei eine direkte sein oder indirekt unter Anwendung besonderer Zwischenvorrichtungen stattfinden. Die neue Beziehung besteht darin, daß die Geschwindigkeit der Einwirkung auf die die Hauptmaschine beeinflussenden Steuermittel oder Kraftmittel in bestimmter Weise durch die Stellung der Anzeigevorrichtung bedingt wird, und zwar soll die Geschwindigkeit um so höher werden, je weiter die Anzeigevorrichtung aus ihrer normalen Lage abweicht. Hierzu können Mittel bekannter Art verwendet werden, beispielsweise stufenweise ansteigende Widerstände, wenn nicht hydraulische, sondern elektrische Hilfskraftmaschinen verwendet werden.

Da sich durch Einschaltung solcher Widerstände die Umdrehungszahl eines Elektromotors häufig; nicht in ptii'igerid Weiten Grenzen ändern läßt, so muß man'·Elektro·-' motoren verschiedener Geschwindigkeit ver-

wenden, wobei Motoren von um so höherer Geschwindigkeit eingeschaltet werden, je weiter stell die Anzeigevorrichtung aus ihrer normalen Lage entfernt.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der neuen Erfindung mit Elektromotor als Hilfskraftmaschine dargestellt, und zwar ist eine solche Darstellung gezeichnet, bei der ein Zwischenschalter oder Relais c die Stromschlüsse vermittelt. Die dargestellte Ausführungsform eignet sich besonders für Turbinenregelung. α ist die Anzeigevorrichtung, deren Zeiger 20 sich über drei Kontakten 2, I und 3 bewegen kann und je nach seiner Stellung diese Kontakte überbrückt. Er kann je nach der Art der zu regelnden Maschine von' einem Geschwindigkeitsregler, Amperemeter, Voltmeter, Wattmeter usw. bewegt werden. Je nach sei-

ao nerStellung schaltet er Widerständen, W₂W₈... bczw. bei übcrnormaler Stellung V₁ V₂ V₃... ein. Die Widerstände sind um so größer, je näher sie der mittleren normalen (eingezeichneten) Zeigerstellung liegen.

Bei b ist ein Elektromotor dargestellt, welcher die Steuerung oder das die Maschine antreibende Kraftmittel bei der Drehung nach der einen und anderen Richtung in verschiedenem Sinne beeinflußt. Die Einwirkung des-• 30 selben kann in beliebiger und bekannter Weise erfolgen, c ist ein zwischen Elektromotor und Anzeigevorrichtung eingeschalteter Umschalter. Er besteht aus einem isolierten Balken 16, der abwechselnd durch Magnete 18, 19 beeinflußt werden kann und beim Niedersinken nach links gleichzeitig Kontaktöffnungen 10, 11, 12, beim Niedersinken nach rechts Kontaktöffnungen 13, 14, 15 schließt.
d ist ein ähnlich eingerichteter Nebenschalter, der zum Aus- und Einrücken dienen soll, Balken 17 schließt beim Niederdrücken nach links gleichzeitig Kontaktöffnungen 4. 5> 6, 7, beim Niederdrücken nach rechts Kontaktöffnungen 8 und 9. Die Kontakte sind in diesem Falle senkrecht zur Zeichenebene hintereinander liegend gedacht, der Deutlichkeit halber aber in die Zeichenebene ausgebreitet.

Die Leitungsverbindungen sind aus der Zeichnung ersichtlich, i und V sind Stromquellen, von denen i zur Beeinflussung der Spulen 18 und 19, /'dagegen zur Beeinflussung des Elektromotors b dient. Beide können auch durch ein Element i * ersetzt sein, wobei dann die Leitungsführung so getroffen ist, wie die punktierte Darstellung es zeigt.

Angenommen, die Kraftmaschine, wie Turbine o. dgl., befinde sich in Ruhe und soll in Gang gesetzt werden. Dann befindet sich der Zeiger 20 der Anzeigevorrichtung α in der Stellung 20'. Der Balken 17 des Nebenschalters d wird nach rechts umgelegt, und somit werden die Kontakte 8,9 überbrückt. Alsdann erfolgt der Stromlauf vom -f- Pol der Batterie (i bezw. V mit punktierter Leitung, wenn nur eine Batterie vorhanden ist) über Kontakt 8, über die durch Zeiger 20' überbrückte Unterbrechung 2 der Anzeigevorrichtung a, über Unterbrechung 9 von d um die Spule 19 von c zum —Pol der Batterie.

Infolgedessen wird der Balken 16 von c durch 19 angezogen und schließt die Unterbrechungen 13, 14,15. Hierdurch erfolgt der Stromlauf vom -f- Pol der Batterie i¹ über Kontakt 13 von c, zur Klemme 21 des Elektromotors b über 22, Kontakt 15 von c, zur Bürstenklemme 23, über den Motoranker zu Bürstenklemme 24, über Kontakt 14 von c zu Klemme 25 des Elektromotors, über 26 zum Zeiger 20 (in Stellung 20'), über Widerstand n\ zum negativen Pol der Batterie.

Der Elektromotor b setzt sich infolgedessen in Drehung und beeinflußt die Steuerung der Turbine oder den Wasserzufluß, so daß die Turbine anfängt zu arbeiten. Dadurch wird der Regler derselben in Tätigkeit gesetzt, der Zeiger 20 bewegt sich aus der Stellung 20' zur Stellung 20. Hierbei werden immer go mehr Widerstände w eingeschaltet, so daß der Motor b anfangs schnell, dann immer langsamer läuft und demnach ein Überregeln nicht vornimmt. Sobald er den Kontakt 2. verlassen hat, wird der über die Spule 19 gehende Stromkreis unterbrochen, der Anker 16 geht in die gezeichnete Mittellage zurück und der Elektromotor b wird stromlos und kommt zum Stillstand.

Wird die Umlaufzahl der Turbine eine zu hohe, so bewegt sich der Zeiger 20 weiter und überbrückt die Unterbrechung 3. Hierdurch wird ein über den Kontakt 3 und die Spule 18 gehender Stromlauf ausgebildet, so daß der Anker 16 nach links gezogen wird und dadurch die Unterbrechungen 10, 11 und 12 schließt.

Infolgedessen läuft der Strom vom + Pol der Batterie, Kontakt 10, Motorklemme 21, Klemme 22, Kontakt li, Bürstenklemme 24, Motoranker, Bürstenklemme 23, Unterbrechung 12 zur Klemme 25 über 26 zum Zeiger 20 und über die Widerstände V₅ V₄ V₃ usw. zum negativen Pol der Batterie. Die Widerstände nehmen von V₅ nach V₁ hin ab, so daß der Motor b um so schneller läuft, je weiter der Zeiger 20 nach rechts abweicht.

Infolgedessen wird der Motor in umgekehrtem Sinne in Umdrehung gesetzt wie vorher und die Steuerung bezw. das Kraftmittel der Kraftmaschine wird in entgegengesetztem Sinne wie vorher beeinflußt. Dies

I.

dauert so lange, bis der Zeiger 20 in die Mittcllage zurückgeht und Kontakt I sowie den Teil \ überbrückt. Es ist ersichtlich, daß sich der Zeiger demnach bald in der Mittellage halten und somit eine Konstanthaltung beispielsweise der Umlaufzahl herbeigeführt wird. Soll die Turbine wieder zur Ruhe gebracht werden, so wird der Nebenschalter d nach links umgelegt, so daß die

ίο Kontaktreihe 4, 5, 6, 7 geschlossen ist. Hierdurch wird der bisher stromlose Kontakt 1 der Anzeigevorrichtung α eingeschaltet und 2 umgeschaltet, und der Strom läuft dann vom + Pol der Batterie i über Kontakt 1, über Kontakt 4 zum Elektromagneten 18 und zum negativen Pol der Batterie zurück.

Der Elektromagnet 18 zieht den Anker 16 an und überbrückt die Kontaktreihe 10,11, 12, so daß sich der früher beschriebene Strom-

ao lauf von neuem ausbildet und der Elektromotor b die Kraftmaschine vollkommen abstellt. Der Zeiger 20 des Reglers (der Anzeigevorrichtung) sinkt dabei allmählich wieder in die punktierte Lage 20' zurück, da

auch bei Überbrücken des Kontaktes 2 Strom vom -f Pol der Batterie über den Kontakt 6, Kontakt 2, Kontakt 7, Spule 18 zum negativen Pol der Batterie zurückfließt.

Durch den Nebenschalter d ist erreicht, daß das Anstellen und Abstellen der Kraftmaschine in einfachster Weise und von jedem beliebigen Orte aus. geschehen kann. Man braucht z. B. den Anker 17 des Nebenschalters d nur durch einen Elektromagneten beeinflussen zu lassen, für den an beliebigen Orten der Werkstätte o. dgl. Druckknöpfe angebracht sind. Drückt man einen solchen Druckknopf nieder, so wird die Kraftmaschine sofort angestellt und regelt sich sodann selbst, bezw. sie wird sofort abgestellt. Demnach ist die vorliegende Regelungsvorrichtung gleichzeitig eine Abstellvorrichtung, die bei vorkommenden Unglücksfällen in Tätigkeit gesetzt werden kann.

Statt des einen, wie eben geschildert, durch elektromagnetische Einwirkung zu beeinflussenden Nebenumschalters können natürlich auch mehrere Nebenumschalter vorhanden sein, die sich beispielsweise an Stelle der Druckknöpfe bei den einzelnen Arbeitsmaschinen befinden. Die Leitungsführung bleibt im wesentlichen genau dieselbe.

Die Wirkungsweise der neuen Regelungsvorrichtung bei Belastungsschwankungen kommt folgendermaßen zustande:

Wird eine viel Kraft beanspruchende Maschine ein- bezw. ausgerückt, so macht der Zeiger 20 einen großen Ausschlag nach der einen oder anderen Richtung. Dadurch

nimmt der Motor b, dem Ausschlag entsprechend, eine große Umlaufzahl an und regelt rasch nach. Je mehr sich die Kraftmaschine ihrer normalen Umdrehungszahl nähert, desto geringer wird die Umdrehungszahl des Motors b, so daß ein Über- bezw. Unterregeln nicht stattfindet.

Beim Ein- und Ausrücken einer wenig Kraft beanspruchenden Maschine wird der Zeigerausschlag nur ein sehr geringer, so daß auch die Nachregelung gering wird.

Bei der vorliegenden Anordnung schließt der Zeiger 20 die Kontaktreihen 2 und w sowie ,3 und v. Es können auch zwei Zeiger — für jede Reihe einer — vorhanden sein, deren Bewegungen abhängig voneinander sein müssen. Im übrigen ist die Erfindung an die Kreisbewegung eines Zeigers nicht gebunden. Es können auch geradlinige Bewegungen für die Kontaktgebung in Frage kommen.

Verwendet man mehrere Motoren verschiedener Umdrehungszahl, so ändert sich die Schaltungsweise im wesentlichen nicht. Der Eingriff derselben in die Steuerungsmittel kann in verschiedener Weise erfolgen. Die Motoren können auf einer gemeinsamen oder auf getrennten Achsen sitzen.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform kann in mannigfacher Weise Abänderung erfahren. So kann z. B. statt des Elektromotors b eine elektrische Kraftmaschine beliebiger Art Anwendung finden. Der Umschalter c kann gegebenenfalls als rotierender Schalter oder auf andere Weise ausgebildet sein. Auch die Ausführungsart der Anzeigevorrichtung α und des Nebenschalters d kann beliebig sein. Die Kontaktvorrichtungen von α können, falls man die Kraftmaschine auf verschiedene Umlaufzahl einstellen will, verstellbar eingerichtet sein. Der Umschalter c und der Nebenschalter d können auch in Fortfall kommen, so daß die Anzeigevorrichtung α direkt auf die Steuermaschine b einwirkt.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Regelungsvorrichtung für Kraftmaschinen, bei welchen eine Beeinflussung der antreibenden Kraft- oder Steuermittel o. dgl. durch von der gelieferten Kraft, Arbeit, Menge oder Geschwindigkeit beeinflußte Anzeigevorrichtungen unter VermittelungselbständigerHilfskraftmaschinen (z. B. Elektromotoren) erfolgt, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (a) (Tachometer, Amperemeter, Voltmeter, Wattmeter o. dgl.), welche in Verbindung mit den die Steuerung verstellenden Kraftmaschinen (b) (z. B. Elektromotoren) deren Geschwindigkeitsänderungen derart beeinflußt, daß diese Geschwindigkeitsände-

ιό

ruiigen abhängig von den Stellungen der Anzeigevorrichtung (a) in um so höherem Grade erfolgen, je weiter die Anzeigevorrichtung (auch in ihren weitesten Ausschlaggrenzen) aus ihrer normalen Lage abweicht.
2. Ausführungsform der Regelungsvorrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abweichung der Anzeigevorrichtung (a) aus der normalen Lage nacheinander verschiedene elektrische Kraftmasthinen (b) von um so höherer Stellgeschwindigkeit eingeschaltet

ην

werden, je weiter die Anzeigevorrichtung aus ihrer normalen Lage abweicht.
3. Ausführungsform der Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kontaktgebung bewirkende Teil (20) der Anzeigevorrichtung außerhalb seiner normalen Lage über Kontakten schleift, welche die Lage eines Umschalters (c) bedingen, während die durch Bewegung dieses Umschalters entwickelten Stromstärken bezw. Stromkreise abhängig von der Bewegung des Kontaktteiles (20) entstehen.

Hierzu t Blatt Zeichnungen.