DE20463C - Neuerungen an Regulatoren für dynamo-elektrische Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. März 1882 ab.

Die Erfindung bezweckt eine selbsttätige Regulirung der Geschwindigkeit des von einer Dampfmaschine ausgehenden Antriebes einer oder mehrerer dynamo-elektrischer Maschinen, so dafs letztere zu jeder Zeit einen Strom erzeugen, dessen Stärke der in der äufseren Leitung vollzogenen Arbeit entspricht. Wird z. B. -eine dynamo-elektrische Maschine zur Erzeugung der zur Speisung elektrischer Lampen in einem beliebigen Stromkreis gebrauchten Elektricität benutzt, so wird, wenn sämmtliche Lampen in diesem Stromkreis leuchten sollen, die dynamoelektrische Maschine mit der Maximalgeschwindigkeit getrieben werden müssen, um den Strom genügend stark zur Speisung aller Lampen zu machen, und die Antriebsmaschine wird folglich ebenfalls mit grofser Geschwindigkeit zu arbeiten haben; werden jedoch die Lampen zum Theil aus der Leitung ausgeschaltet, so würde der Strom stärker sein, als erforderlich, und die dynamo-elektrische Maschine braucht also nicht mit der vollen Productionsfähigkeit zu arbeiten. Um also nicht einen überflüssigen Kraftverbrauch eintreten zu lassen und um die nicht ausgeschalteten Lampen in gleichmäfsiger Leuchtkraft zu erhalten, ist es nothwendig, den Gang der Betriebsmaschine so zu reguliren, dafs er dem jeweiligen Verbrauch der elektrischen Kraft entspricht, und diese Verlangsamung bezw. Beschleunigung der Betriebsmaschine selbsttätig zu bewirken, soll durch vorliegende Erfindung erreicht werden.

Die Vorrichtungen, welche den Zweck erfüllen, sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar sind dieselben in Fig. 1 in der Ansicht von oben, in Fig. 2 im Schnitt x-x der Fig. 1 gezeigt. Fig. 3 ist ein Diagramm, welches die Verbindungen zwischen der dynamo-elektrischen und der Betriebsmaschine und zwischen letzterer und dem Dampfkessel erkennen läfst, unter Anwendung der neuen Vorrichtungen.

In Fig. 3 soll A eine dynamo-elektrische Maschine sein, deren auf die Armaturwelle α aufgesteckte Riemscheibe durch einen Riemen b mit einem Rad b¹ auf einer Welle Β^λ verbunden ist; letztere erhält ihren Antrieb, wie ersichtlich, durch eine Kurbel b² vom Kolben der Dampfmaschine B aus. C und C¹ bezeichnen das Dampfrohr, welches vom Kessel D nach dem Ventilkasten der Dampfmaschine führt; dieses Rohr bildet bei c einen Winkel und das Rohr C¹ mündet in das Verbindungsstück E. Innerhalb der Ventilkammer E, Fig. 1 und 2, welche eine ringförmige Erweiterung E¹ hat, befindet sich ein hohles Schieberventil F, welches genau den Mitteltheil der Ventilkammer ausfüllt und von der Erweiterung E¹ umgeben ist. Das Ventil F ist mit Dampfeinlafsöffhüngen / versehen, welche in die Ringkammer E¹ münden; diese Oeffhungen werden je nach der Stellung des Schiebers F in seiner Kammer mehr oder weniger für den Durchgang des Dampfes frei sein. Wird der Schieber nach links geschoben, so öffnen sich diese Löcher/, und geht der Schieber nach rechts, so schliefsen sie sich, indem sie in den Theil der Ventilkammer eintreten, der den Schieber F dicht umgiebt. Der Dampf tritt durch das Rohr C¹

in die ringförmige Kammer E', von da durch die Oeffnungen f in das Innere des Ventils F und durch dessen offenes Ende in der Richtung des Pfeiles, Fig. 2, in das Rohr C, welches nach der Ventilkammer der Dampfmaschine führt. Es ist hiernach leicht ersichtlich, dafs die Stellung der Oeffnungen / zu der ringförmigen Kammer E¹ die Einströmung des Dampfes nach der Ventilkammer der Maschine regulirt und folglich die Ganggeschwindigkeit der Dampfmaschine beherrscht. Die selbstthätigen Mechanismen zur Verschiebung dieser Oeffnungen bestehen in folgendem:

Der Schieber F hat eine Schieberstange F\ welche durch eine Stopfbüchse /' im Boden der Ventilkammer hindurchgeht, aufserhalb dieser Kammer trägt die Stange zwei Ringe gg, zwischen weiche ein Stift h lose einpafst; derselbe ragt seitlich aus dem unteren Ende eines schwingenden Hebels H hervor, der sich in seiner Mitte um einen Zapfen an einem Arm Zf¹ dreht, welcher horizontal an der oberen Seite der Ventilkammer befestigt ist.

Vom oberen Ende des Armes H¹ steht ein Stift h^l seitlich hervor und fafst lose zwischen die Ringe g^l g¹ auf einer Kolbenstange I. An einem Ende dieser Kolbenstange / befindet sich der Kolben K, welcher in einem oben auf der ringförmigen Kammer E^γ angebrachten Cylinder K¹ spielt. Dieser Cylinder communicirt durch die Dampfkanäle k k' in seiner unteren Fläche, und durch die Ventile / und /' mit einer Dampfkammer Z, welche mit der Ringkammer E¹ in Zusammenhang steht. Die Ventile / und l^l sind an einer gewöhnlichen Ventilstange Z¹ mit einem Aufsatz Z₂ befestigt, an welchem letzteren das eine Ende einer Spiralfeder M angehängt ist, deren anderes Ende am Arm eines Hebels M¹ befestigt ist, der auf einem Zapfen am Träger JJ¹ schwingt und gegen dessen anderen Arm eine Stellschraube m andrückt, die durch eine senkrechte Platte JV, getragen von den Säulen JV¹ und dem Arm H\ hindurchführt. Die Schraube dient dazu, der Feder M die geeignete Spannung zu geben, damit sie die Ventilstange Z¹ nach aufsen, d.h. nach links zieht.

O ist ein zwischen den Tragpfosten O^x O¹ auf der Platte JV in Schwebe gehaltenes Gestell; am unteren Ende dieses Gestelles ist eine cylindrische Armatur P in der Nähe der schrägen Flächen der Pole eines Elektromagneten Q angebracht; letzterer ist auf einer Tragplatte η, die von der Platte JV gehalten wird, in senkrechter Lage aufgestellt. Durch ein Kreuz / des Gestelles O führt eine Regulirschraube ρ^λ hindurch, deren konische Spitze in eine entsprechende Vertiefung am Ende einer Stange R einpafst, deren entgegengesetztes Ende gegen den Aufsatz Z² der Ventilstange Z¹ anstöfst, so dafs, wenn die Armatur P vom Kern des Magneten Q angezogen wird, die Stange R die Ventilstange Z^! nach rechts schieben wird; wird jedoch die Armatur P nicht angezogen, so wird die Ventilstange Z¹ durch die Feder M wieder nach links gezogen und .in ihre normale Lage zurückgeführt, in welcher das Ventil / den Dampfkanal k verschliefst und das Ventil P den Kanal k^l offen läfst, so dafs Dampf auf die linke Seite des Kolbens tritt. Dadurch wird die Kolbenstange / nach rechts gerückt und die Ventilstange F^x wird durch die Ringe g¹ und g und den Hebel H nach links geschoben. Wird jedoch die Armatur P vom Magneten angezogen, so wird die Lage der Ventile / und /' entgegengesetzt sein, d. h. der Dampf wird auf die rechte Seite des Kolbens K treten, das Ventil F nach rechts geschoben werden, und die Oeffnungen f werden nahezu geschlossen, so dafs nur wenig Dampf in die Ventilkammer der Dampfmaschine gelangt, und der Gang der Maschine sich entsprechend verlangsamt.

Um die Bewegung des Kolbens K gleichmäfsig zu machen, geht das andere Ende der Kolbenstange / durch eine in die Platte N eingesetzte Stopfbüchse s hindurch in einen Cylinder T, welcher seitlich auf der Platte JV befestigt ist und mit Kanälen tt^x, die in Verbindung mit einander stehen, versehen ist. In dem Cylinder T befindet sich eine Flüssigkeit, in welcher sich der Kolben 5 bewegt, die Flüssigkeit weicht durch die Kanäle tt^l dem Drucke des Kolbens aus.

U ist eine senkrechte Stange, deren unteres Ende in den Kanal ^² zwischen den beiden Seiten des Cylinders hineinragt.

Der Grad der Absperrung dieses Kanals i² durch die Stange U wird regulirt durch eine Mutter, und die Stange wird in ihrer Stellung durch eine Spiralfeder V festgehalten. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Spieles des Kolbens S regulirt. Der obere Theil der Stange U geht durch eine geeignete Führung, über welche die Muttern u^l und u"¹ auf der Stange sitzen; unter die letztere Mutter u² greift ein am Gestell O befestigter Vorsprung ο: Dieser kommt mit der Fangmutter u¹ in Berührung, sobald das Armaturgestell O vollständig herabgezogen ist, so dafs die Stange U nur gehoben wird, wenn der Strom unterbrochen ist. In diesem Falle ist es von Wichtigkeit, dafs die Dampfmaschine sofort zum Stillstand komme; Dies wird bewirkt durch die plötzliche Bewegung der Kolbenstange / und des Kolbens K, welche nur geringem Widerstand begegnen, sobald der Kanal t² vollständig offen ist, wie es der Fall sein wird, wenn das Gestell O die volle Bewegung ausführt und die Stange U von dem Finger ο herausgezogen wird.

Der Magnet Q ist in einen durch die Drähte ta w, Fig. 3, angedeuteten abgezweigten

Claims (3)

Strom eingeschaltet; diese Drähte stehen mit den Drähten W und W, der Hauptleitimg der Maschine A, Fig. 3, in Verbindung; in diese Leitung W W sind die elektrischen Lampen y in gewöhnlicher Weise eingeschaltet. Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtungen ist folgende: Bei der normalen Stellung des Schieberventils F nach links ist die Drosselklappe offen und der Dampf geht durch das Dampfrohr C1 nach der Kammer E, durch die ringförmige Kammer E1, die Oeffnungen f und das Ventil F nach dem Rohr C, welches direct nach der Ventilkammer der Maschine führt, so dafs letztere mit vollem Dampf in Betrieb sein und die dynamo-elektrische Maschine mit solcher Kraft in Gang halten wird, dafs die Hauptleitung W genügend mit Elektricität gespeist wird, um alle von der Leitung abhängigen Lampen ausreichend zu unterhalten. Brennen alle Lampen im Stromkreise zugleich, so wird die auf die Armatur P ausgeübte Wirkung nur die sein, dafs sie ein wenig herabgezogen wird; die beiden Kanäle k und kl sind dabei geschlossen und bleiben dies so lange, bis einige der Lampen ausgeschaltet werden. In diesem Falle wird der Strom, der durch die Wickelung des Magneten Q geht, stärker werden, die Armatur P wird tiefer herabgezogen, das Ventil/ öffnet sich und /' schliefst sich, worauf die Kolbenstange / nach links getrieben, die Ventilstange F nach rechts geschoben wird und die Dampfdurchgangsöffnungen / sich theilweise schliefsen. Dies hat wiederum zur Folge, dafs die Maschine langsamer arbeitet, die Elektricität abnimmt und der Magnet O seine Anziehungskraft verliert. Es tritt nun wieder Dampf durch kl, der Gang der Maschine wird von neuem beschleunigt, und so wird, wenigstens theoretisch, ein beständiges Spiel des Ventils stattfinden, bis der Einklang zwischen dem Motor und dem Verbrauch der erzeugten Elektricität hergestellt ist und die Kanäle k kx wieder geschlossen werden. Dieser Punkt wird bald erreicht vermöge der langsamen Bewegung der Kolbenstange /, so dafs behauptet werden kann, der Kolben K werde auch in Praxis seine Stellung jedesmal verändern, wenn die Zahl der in den Strom eingeschlossenen Lampen sich ändert oder die von der Maschine erzeugte Stromstärke schwankt; diese Verschiebung des Kolbens wird stets in demselben Verhältnisse stattfinden, als der Gang der Maschine es erfordert, um durch die dynamoelektrische Maschine jederzeit diejenige Stromstärke hervorzubringen, welche in der Leitung verbraucht wird. Die beschriebenen. Vorrichtungen sind in Verbindung mit einem System incandescirender Lampen, welche in vielfachen Bogen in die äufsere Leitung eingeschaltet sind, dargestellt. In diesem Falle mufs der Regülatormagnet Q in einen abgeleiteten Stromkreis eingeschaltet werden. Wenn jedoch das System aus einer Anzahl Bogenlichter oder anderer Apparate in Reihen besteht, so darf der Magnet Q nur geringen Widerstand haben und mufs in den von der Maschine direct ausgehenden Stromkreis eingeschlossen werden, da in diesem letzteren Fall die Stromstärke immer constant erhalten werden mufs, unabhängig von der Zahl der in den Strom eingeschalteten Lampen oder Apparate. Pate ν t-An Sprüche:

1. Die Combination eines Dampfrohres C, eines Ventils zur Regulirung des Dampfeinlasses, einer Ventilstange und eines Cylinders mit Kolben, welcher mit der Hauptventilstange in Verbindung steht, eines Schieberventils, welches die Kanäle zu den beiden Enden des Cylinders beherrscht, und eines Elektromagneten mit einer Armatur, welche mit dem Schieberventil so in Verbindung steht, dafs Dampf auf die eine oder andere Seite des Kolbens tritt.

2. Der elektrische Regulator, bestehend aus der Ventilkammer E zur Einschaltung in ein Dampfrohr, mit einer ringförmigen Erweiterung E¹; dem hohlen, offenen, mit Oeffnungen und einer Schieberstange F¹ versehenen Schieber F in der Ventilkammer; dem Cylinder K¹, welcher durch Kanäle mit der Kammer E¹ in Verbindung steht und in den durch ein Schieberventil abwechselnd auf der einen und anderen Seite des Kolbens Dampf eingelassen wird; dem Kolben K, welcher in diesem Cylinder spielt und mit einer Kolbenstange /versehen ist; dem schwingenden Hebel H, im Eingriff mit der Kolbenstange und der Ventilstange/¹", und aus einem Elektromagnet, welcher das Spiel der Schieberventile bewirkt, die den Dampfeinlafs aus der ringförmigen Kammer E¹ in den Cylinder K^ reguliren.

3. Die Combination der mit der Kammer E, dem Ventil F mit Oeffnungen f und der Ventilstange F' versehenen Ventilkammer E mit dem mit der Kammer E¹ durch von einem Schieberventil beherrschte Kanäle in Verbindung stehenden Cylinder K¹, in welchen Dampf abwechselnd an beiden Enden eintritt; mit dem Kolben K und der Kolbenstange /; mit dem schwingenden Hebel H, der mit der Kolbenstange 1 und der Schieberstange F¹ in Eingriff steht; mit dem Elektromagnet Q; mit dem schwingenden Gestell O mit Armatur P; mit der Schieberstange Z¹, der Stange R zwischen dem Gestell O und der Stange Z¹ und mit der Feder M.

Die Combination der Kolbenstange / in ihrer beschriebenen Wirkungsweise mit dem Kolben S, dem Cylinder T, welcher Flüssigkeit enthält und in welchem der Kolben >S spielt, und Vorrichtungen zur Regulirung der Bewegung der Flüssigkeit von einer Kolbenseite zur anderen.
Die Combination der Kolbenstange / in ihrer beschriebenen Wirkungsweise mit dem Kolben 5, dem Cylinder T, in welchem der Kolben S spielt, der stellbaren Stange U zur Regulirung der Bewegung der Flüssigkeit von einer Kolbenseite zur anderen, und mit einem Elektromagnet und einer Armatur, die mit der Stange U in Verbindung steht und dieselbe heben kann, so dafs beim stärksten Herabziehen der Armatur die Flüssigkeit freien Durchgang erhält.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.