DE2055953C3 - Zentrifugalregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalregler mit einem in Drehung versetzten Antriebsglied, das mit mehreren im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Fliehgewichten in Antriebsverbindung

xo steht, die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft radial nach außen beweglich sind und ihrerseits mit einer axial verschieblichen Reglerhülse in Antriebsverbindung stehen und diese bei ihrer Radialbewegung in axialer Richtung verschieben, wobei die An- triebsverbindungen relativ zueinander nichtgleitende Teile aufweisen, die aufeinander abrollen, während die Axialbewegung der Reglerhülse stattfindet.

Ein derartiger Zentrifugalregler ist aus der deutschen Patentschrift 428 969 bekannt. HiLiLJ .,md die Fliehgewichte um Achsen schwenkbar, die in der Reglerhülse gelagert sind und die Fliehgewichte stützen sich mit kreisförmigen Laufflächen auf ebenfalls kreisförmigen Laufflächen des von der Reglerwelle angetriebenen Gehäuses ab, wodurch eine Verschiebung der Reglerhülse bewirkt wird. Antriebsmäßig ist im bekannten Fall die Reglerhülse mit dem Gehäuse über einen for;nschlüssigen Eingriff verbunden, der außerdem eine relative Axialbewegung ausführen muß. su daß der axialen Verschiebung jeweils eine Reibungskraft unterschiedlicher Größe entgegenwirkt, die unter anderem von der Drehzahl abhängig ist. Hieraus ergibt sich eine mit einer Hysterese behaftete Steuercharakteristik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugalregler derart auszubilden, daß keine Reibverbindungen vorhanden sind, sondern nur aufeinander abrollende Teile miteinander bewegungsschlüssig verbunden sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Fliehgewicht antriebsmäßig sowohl mit dem Antriebsglied als auch mit der Reglerhülsc über flexible Streifen in Verbindung steht und daß jeder flexible Streifen zwischen einer gekrümmten Oberfläche des Fliehgewichtes und einer hiermit zusammenwirkenden Oberfläche des Antricbsgliedes bzw. der Reglerhülsc verläuft und daß eine Radialbewegung jedes Fliehgewichtes unter Wirkung der Zentrifugalkraft bewirkt, daß jede gekrümmte Oberflache über der hiermit zusammenwirkenden Oberfläche abrollt, wobei der flexible Streifen jeweils dazwischen liegt.

Hierdurch wird gewährleistet, daß die Antriebsverbindung lediglich über die flexiblen Streifen von dem Antriebsgehäuse nach der Reglcrmuffe übertragen wird, ohne daß die relativ zueinander bewegten Teile in Reibungsverbindung stehen. Bei Normalbctricb wird vielmehr zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen stets ein genügender Luftspalt vorhanden sein, der eine freie Beweglichkeit zuläßt. Die flcxiblcn Streifen sind zweckmäßigerweise als Blattfedern ausgebildet, die eine gewünschte Rückstellkraft liefern können. Auf diese Weise ergibt sich eine von Hysterese freie Regelcharaktcristik, deren Verlauf im einzelnen durch die Kurvenform der aufeinander abrollenden Teile bestimmt werden kann. Auf Grund dieser hysteresefreien Charakteristik eignet sich der erfindungsgemäße Zentrifugalregler im besonderen Maße auch für drehzahlabhängig arbeitende Brenn-

stoffregier von Gasuirbinenstrahltriebwerken, weil dieser Zentrifugalregler auf eine Beschleunigung «der Verzögerung der sich drehenden Welle prakdKh verzögerungsfrei anspricht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin- s dung ist die Anordnung derart getroffen, daß die Abrolloberfachen von Antriebsglied bzw. Reglerhülse eben ausgebildet sind und senkrecht aufeinander stehen, wobei die Rollflächen der Reglerhülse senkrecht jur' Reglerachse verlaufen, daß die gekrümmten Rollflächen der Fliehgewichte, die auf den ebenen Rollflächen der Reglerhülse abrollen, kreisbogenförmig gekrümmt sind, und daß die gekrümmten Oberflächen der Flichgewichte, die an den Rollflächen des Antriebsgliedes abrollen, entsprechend einer Evolvente geformt sind.

Die Fliehkraftgewichte werden zweckmäßigerweise von radialen Armen getragen, die mit Spiel in Axialfchlitzen des als Gehäuse ausgebildeten Antriebsor-•ans begrenzt axial und in Umfangsrichtung beweg- ao ich sind. Hierdurch ergibt sich eine Sicherheitsfunkt'ion· selbst wenn nämlich alle flexiblen Streifen einer Gruppe brechen sollten, wird ein reibungsschlussiger Eingriff zwischen den Armen und dem Gehäuse bewirkt der einen Notbetrieb aufrechterhalten kann. ohne allerdings die Vorteile eines reibungsfreien Eingriffs wie beim Normalbetrieb zu haben.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

pi». 1 einen Axialschnitt eines crfindungsgemaß ausgebildeten Zentrifugalreglers,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß

Fig.3 einen Schnitt, der einen Teil des Ausbaus nach Fig. 1 i" größerem Maßstab veranschaulicht. Fig.4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles4 ge-

F ig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 gemäß

Fig. 4.

Die Ausdrücke »links« und »rechts? werden in der Beschreibung entsprechend der Darstellung auf ikn Zeichnungen benutzt.

Die Brennstoffregelanlage eines Guasturbinenstrahltriebwerks weist axial bewegliche gelochte außere und innere Hülsen 10, 11 auf, deren Öffnungen 12 13 relativ zueinander axial so beweglich sind. daß sie sich mehr oder weniger decken, wenn die gelochten Hülsen 10, 11 axial verschoben werden. Die gelochten Hülsen 10. 11 sir.d innerhalb eines Gehäu- S" ses 14 gelagert, das mit flüssigem Brennstoff angefüllt ist und die Öffnungen 12. 13 dienen /ur Zumcssung der Brennstoffctrömung innerhalb des Gehäuscs 14

Die Innenhülse 11 wird durch nicht dargestellte Mittel gedreht, während die äußere gelochte Hülse 10 nirht drehbar ist. Die Rclativdrehung /wischen den gelochten Hülsen K). Π vermindert die Gefahr des Festfressens der beiden Hülsen und so wird die Steuerung der Brennstoffströmung durch axiale Einstellung der äußeren gelochten Hülse 10 vereinfacht.

Die gelochte Hülse 10 wird nach rechts und in Berührung mit einem /Anschlag 15 unter der Wirkung einer Feder gebracht, die schematisch bei 16 dargestellt ist. Die Feder 16 diückt so die gelochte Hülse 10 in einer Richtung, in der eine maximale Strömung durch die Öffnungen 12. 13 erfolgt. Die gelochte Hülse 10 wird jedoch durch einen Zentrifugalregler 17 nach links gedrückt, der innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist. .

Der Zentrifugalregler 17 weist ein drehbares, jedoch axial testgelegtes Gehäuse 20 auf, das ein λπ-triebsorgan des Zentrifugalreglers bildet und an der rechten Seite einstückig mit einem Wellensturarael ti verbunden ist. Der Wellenstummel 21 ist mit einem Zahnrad 22 versehen, über welches das Gehäuse a« durch nicht dargestellte Mittel angetrieben wird, innerhalb und benachbart des linken Endes des t*™"' ses 20 befindet sich eine Endplatte 23, die lnnernaio des Gehäuses 20 mittels einer Rmgmutter 24 te&tge-

Das Gehäuse 20 ist konzentrisch um eine drehbare und axial bewegliche Betätigungshülse 25 montiert, die das angetriebene Organ des Zentnfugalreglers i/ bildet. Die Betätigungshülse 25 ist mit drei im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten radialen Armen 26 versehen. Der radial äußerste leil eines jeden radialen Armes 26 ist begrenzt radial und in Umfangsrichtuna innerhalb eip~s Schlitzes -/ (F i u. 2) im Gehäuse 20 beweglich. i>o wird die nicht axiale Bewegung zwischen dem Gehäuse 20 und der Betätigungshülse 25 begrenzt. Jeder der radialen Arme 26 "weist ein Fliehgewirfu 30 auf. das diesem /uceordtKt ist. _T .

Jedes der Fliehsiewichte ist mit zwei schweren ι eilen 31 und einer gekrümmten Oberfläche 32 (F ι g. 3) versehen, die in eine ebene Oberfläche 33 iibergehi. Die gekrümmte Oberfläche 32 weist einen kreisbouenförmiiien Querschnitt auf.

Jedes der Hieheewichie 30 ist außerdem mit zwei gekrümmten Oberflächen 34 versehen, von denen iede in eine ebene Oberfläche 35 übergeht, wobei die ■gekrümmten Oberflächen 34 auf gegenüber'-senden Seiten der «krümmten Oberfläche 32 liegen. Die gekrümmten "Oberflächen 34 haben einen Evolventen-Querschnitt, dessen Basis bzw. erzeugender Kreis mit der Oberfläche des kreisförmigen Querschnitts d.^r gekrümmten Oberfläche 32 zusammenfallt. Stattdessen könnten die gekrümmten Oberflachen 3Z auch von einer vom Kreis abweichenden Kurve gebildet werden und in diesem Falle sollten die gekrümmten Oberflächen 34 von einci Evolvente der besagten nichtkreisförmigen Kurve gebildet werden. Jedes der Fliehcewichte 30 ist antriebsmaßig mit dem Gehäuse 20 über zwei flexible Fedcrstahlstrei en 36 verbunden, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des betreffenden Radialarmes 26 angeordnet sind, während jedes Fliehgewicht 30 antriebsmaßig mit der HetätigungshüKc 25 über einen einzigen flexiblen Streifen 37 verbunden ist.

Jeder der flexiblen Streifen 36 ist mittels eines Niets 40 an den ebenen Oberflächen 35 angenietet und jeder flexible Streifen 36 erstreckt sich über eine .-ckrümmtc Oberfläche 34 und über eine ebene Oberfläche 41. die innerhalb des Gehäuses 20 und außen am Gehäuse vorgesehen ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind zwei parallele ebene Oberflächen 41 auf gegenüberliegenden Seiten eines jeden Schlitzes vorgesehen, wobei die ebenen Oberflächen 41 radial nach innen weisen und als zusammenwirkende Oberflächen wirken, über denen die Oberflächen 34 abrollen können, wobei der flexible Streifen 36 dazwischen angeordnet liegt. Jeder der flexiblen Streifen 36 ist mittels eines NkUs 38 an der jeweiligen ebenen Fläche festgelegt.

Jeder der flexiblen Streifen 37, der mittels eines

Srets 42 an der betreffenden ebenen Oberfläche 33 angenietet ist, erstreckt sich über die jeweilige gekrümmte Oberfläche 32 und ist an dem radial äußeren Teil einer ebenen Oberfläche 43 des betreffenden Radialarmcs 26 mittels eines Niets 44 vernietet. Die ebene Oberfläche 43 eines jeden Radialarmes 26 liegt normal sowohl zur Achse der Betätigungshülse 25 als auch zu den ebenen Oberflächen 41. Die gekrümmten Oberflächen 32 rollen über den ebenen Oberflächen 43 ab, wobei die flexiblen Streifen 37 dazwischengefügt sind.

Jedes Fliehgcwichl 30 wird als Ganzes unter der Wirkung der Zentrifugalkraft radial nach außen bewegt und infolge der radial nach außen gerichteten Bewegung der äußeren Abschnitte 31 unter der Zentrifugalkraft außerdem gedreht. Unter dieser Zentrifugalkraft der gekrümmten Oberflächen 32. 34 erfolgt so ein Überrollen der zusammenwirkenden Oberflächen 41, 43 mit den flexiblen Streifen 36. 37, die dazwischen eingefügt sind und es tritt keine Hysterese erzeugende Gleitbewegung zwischen diesen Teilen auf.

Demgemäß wird, wenn im Betrieb das Gehäuse 20 gedreht wird, eine Bewegung anfänglich jedem Flichgewicht 30 über die flexiblen Streifen 36 aufgeprägt und von diesen außerdem noch der Betätigungshülsc 25 über die flexiblen Streifen 37. Die Zentrifugalkräfte bewirken jedoch, daß sich die schweren Abschnitte 31 radial nach außen bewegen und dies hat zur Folge, daß die Oberflächen 32 über die ebenen Oberflächen 43 abrollen und so bewirken, daß die Oberflächen 34 über den Oberflächen 41 abrollen. Dies wiederum bewirkt, daß die Betätigungshülse 25 sich nach links bewegt. Die Zentrifugalkräfte drükken jedoch die Oberflächen 34 nach den Oberflächen 41 hin und drücken die Oberflächen 32 nach der Oberfläche 43, so daß zusätzlich zu dem über die flexiblen Streifen 36, 37 übertragenen Antrieb eine reibungsschlüssige Übertragung erfolgt.

Normalerweise besteht natürlich ein Zwischenraum zwischen den Radilarmen 26 und den Schlitzen 27 des Gehäuses 20. Wenn jedoch eine Verzerrung der flexiblen Streifen 36. 37 auftritt oder wenn diese brechen, wird eine Abweiswirkung zwischen den Radialarmen und dem Gehäuse 20 erzeugt, um eine relative Winkelbe¹·..* egung zu verhindern. Beim Start

z. B. können die Kräfte, die erforderlich sind, um die Fliehgcwichte 30 und die Betäligungshülse 25 zu beschleunigen, jene Belastung überschreiten, die durch Reibung übertragen werden kann, so daß infolge diescr Wirkung die flexiblen Streifen 36, 37 schwerwiegend verzerrt werden könnten. Diese Abweiswirkung wiederum ergibt ein Sicherheitsmerkmal, wenn die Streifen 36. 37 brechen sollten, da, wenn dies geschehen würde, die Betätigungshülse 25 noch annähernd

ίο in der richtigen Lage verbliebe.

Die Betätigungshülse 25 ist so angeordnet, daß sie eine Axialbewcgung auf eine axial bewegliche Hülse 45 über ein Kohlenstoffschublager 46 überträgt, wobei die Hülse 45 axial innerhalb der Endplatte 23 gleitbar ist. Die Hülse 45 weist eine Klauenverbindung 50 mit der gelochten Hülse 10 auf. Die Hülsen 10 und 45 sind axial zusammen beweglich, sie werden jedoch an einer Drehung durch ein Führungsstück (nicht dargestellt) auf der gelochten Hülse W

ao gehindert, wobei das Führungsstück auf einen Teil des Gehäuses 14 einwirkt. Eine Axialbewcgung der gelochten Hülse 10 nach links vermindert den Grad der Ausrichtung der öffnungen 12 und 13, wodurch die Brennstoffströmung vermindert wird.

Bei Jem in der Zeichnung dargestellten Zenlrifugalregler ist die vom Regler erzeugte Kraft unabhängig von der Lage des Reglers und nur vom Quadrat der Drehzahl abhängig. Es ist jedoch möglich, den Zentrifugalregler so auszubilden, daß er andere Regckharakteristikcn erhält.

Die Fliehgewichte 30 sind innerhalb des Gehäuses 14 in Brennstoff eingetaucht und demgemäß hängt die Wirkung der Zentrifugalkräfte von dem spezifischen Gewicht des Brennstoffes ab. Jedes Flichge:- wicht kann deshalb erforderlichenfalls mit einem nicht dargestellten Gegengewicht ausgestattet sein, das aus einem leichten Material besteht, so daß die darauf wirkenden Zentrifugalkräfte ebenfalls von dem spezifischen Gewicht des jeweils vorhandenen

to Brennstoffs abhängig sind, wobei diese Kräfte jedoch in entgegengesetzter Richtung zu den Zentrifugalkräften wirken, die auf die schweren Teile 31 einwirken. Demgemäß hat das spezifische Gewicht des Brennstoffes und demgemäß seine Temperatur im wesentlichen keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Reglers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zentrifugalregter mit einem in Drehung versetzten Antriebsglied, das mit mehreren im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Fliehgewichten in Antriebsverbindung steht, die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft radial nach außen beweglich sind und ihrerseits mit einer axial verschieblichen Reglerhülse in Antriebsverbmdung stehen und diese bei ihrer Radialbewegung in axialer Richtung verschieben, wobei die Antriebsverbindungen relativ zueinander nichtgleitende Teile aufweisen, die aufeinander abrollen, während die Axialbewegung der Reglerhülse stattfindet, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes Fliehgewicht (3©) antriebmäßig sowohl mit dem Antriebsglied (20) als auch mit üc^r Reglerhülse (25) über flexible Streifen (36, 37) ;n Verbindung steht und daß jeder flexible Streifen (36, 37) zwischen einer gekrümmten Oberfläche (32. 34) des Fliehgewichtes (30) und einer hiermit zusammenwirkenden Oberfläche (41, 44) des Antriebsglieds (20) bzw. der Reglerhülse (25) verläuft und daß eine Radialbewegung jedes Fliehgewichies (30) unter Wirkung der Zentrifugalkraft bewirkt, daß jede gekrümmte Oberfläche (32, 34) über der hiermit zusammenwirkenden Oberfläche (41, 44) abrollt, wobei der flexible Streifen (36, 37) jeweils dazwischen liegt.

2. Zentrifugalregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrollol'rflächen (41, 43) von Antriebsglicd (2Oj bzw. Reglerhülse (25) eben ausgebildet sind und senkrecht aufeinanderstellen, wobei die Rollflächen (41) der Reglerhülsc (25) senkrecht zur Reglerachse verlaufen, daß die gekrümmten Rollflächen (32) der Fliehgewichte (30), die auf den ebenen Rollflächen (43) der Reglerhülse (25) abrollen, kreisbogenförmig gekrümmt sind, und daß die gekrümmten Oberflächen (34) der Fliehgewichte (30), die an den Rollflächen (41) des Antriebsgliedcs (20) abrollen, entsprechend einer Evolvente geformt sind.

3. Zentrifugalregler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied ein die Reglerhülse (25) konzentrisch umschließendes Gehäuse (20) ist, welches innenseitig die Rollflächen aufweist und daß die Reglerhülse (25) relativ zu dem Antriebsgehäuse begrenzt drehbar ist.

4. Zentrifugal regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerhülse (25) mehrere, im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete radiale Arme (26) aufweist, von denen jeder ein Flichgewicht (30) trägt, und daß der radial äußerste Abschnitt eines jeden Radialarmes (26) in einem Schlitz (27) des Antriebsgehäuses (20) begrenzt drehbar gelagert ist.

5. Zentrifugalrcgler nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fliehgewicht (30) mit zwei flexiblen Streifen (36) am Antriebsgehäuse (20) befestigt ist und je ein Streifen an je einer Seite des Radialarmes (26) angeordnet ist.

6. Zentrifugalregler nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die flexiblen Streifen (36, 37) aus Federstahl bestehen.