DE210556C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 60. GRUPPE

Bei allen bisher bekannten Geschwindigkeitsreglern ist die Umdrehungszahl bei Leerlauf größer als bei Vollbelastung. Dieser Unterschied der Umdrehungszahlen soll nachfolgend als »normaler Ungleichförmigkeitsgrad« bezeichnet werden. Durch die Anwendung bekannter, nachgiebiger Rückführungen kann der Ungleichförmigkeitsgrad beliebig klein, sogar zu Null gemacht werden.

ίο Der Betrieb elektrischer Generatoren läßt es dagegen wünschenswert erscheinen, daß der Regler die Umdrehungszahl bei Vollbelastung größer einstellt als bei Leerlauf. Es soll dies als »verkehrter Ungleichförmigkeitsgrad« bezeichnet werden.

Vorliegende Erfindung betrifft nun einen Regler, bei welchem durch eine besondere Vorrichtung der Ungleichförmigkeitsgrad normal oder verkehrt, größer oder kleiner, und sogar NiM beliebig eingestellt werden kann, \vie es der jeweilige Betrieb verlangt. Außerdem enthält die Erfindung eine wesentliche Verbesserung an nachgiebigen Rückführungen überhaupt. *

In Fig. ι ist ein gewöhnlicher, bekannter hydraulischer Regler Schematisch dargestellt.

Mit ι ist der Fliehkraftregler, mit 2 der

. Reglerhebel, mit 3 das Steuerungsventil, mit 4 der Servomotor, mit 5 die Welle, welche den Kraftzufluß der zu regelnden Maschine beeinflußt, und mit 6 und 7 die Rückführung bezeichnet, welche am Drehpunkt 51 des Reglerhebels 2 angreift;
Neu und eigenartig ist nur die Bauart und Wirkungsweise ■ der in das Rückführungsgetriebe eingebauten Flüssigkeitsbremse 46.
Aus den Fig. 2 bis 6 ist die Bauart der Flüssigkeitsbremse mit dem dazugehörigen Steuergetriebe ersichtlich. Der Hebel 7 überträgt die Rückführbewegung auf die im festen Gestellteil 40 drehbar gelagerte Welle 41. Am inneren Ende trägt die letztere eine Kurbel 42, welche zwei Kurbelzapfen 43 und 44 besitzt. Der Zapfen 43 überträgt mittels der Zugstange 45 die Bewegung auf den Zylinder 46 einer Flüssigkeitsbremse. Letzterer steht also jederzeit mit dem Rückführungsgetriebe in zwangläufiger, unveränderlicher Verbindung. In dem Zylinder 46 bewegt sich der dicht eingeschliffene Kolben 47 mit der hohlen Kolbenstange 10. Letztere ist im Gestellteil 40 achsial geführt und läßt sich darin leicht auf und ab verschieben, während der Zylinder 46 seine Geradführung an 10 und 47 erhält. Die Kolbenstange 10 trägt am oberen Ende eine Traverse mit Drehzapfen 51, welche den Stützpunkt des Reglerhebels 2 (Fig. 1) bilden.

Solange das Öl im Raum 28 unter dem Kolben 47 vollständig eingeschlossen bleibt, ist die Flüssigkeitsbremse, gesperrt, und die Teile 46, 47, 10 und 51 bilden ein in achsialer Richtung starres System. Der Drehpunkt 51 des Reglerhebels 2 ist dann zwangläufig mit dem Rückführungsgetriebe verbunden, und in diesem Zustand wird die Rückführung genau wie bei jedem gewöhnlichen hydraulischen Regler wirken. Neben der Kolbenstange 10 ist ein Anschlagstück 12 mit zylindrischen Verlängerungen 13 angeordnet, welches im Gestellteil 40 geführt und in achsialer Richtung parallel zur Kolbenstange 10 verschiebbar ist.

Das Anschlagstück 12 hat einen Querschlitz 14, in welchen der Kurbelzapfen 44 der Kurbel 42 passend eingreift. Der Zapfen 44 kann

(2. Auflage, ausgegeben am 14. Januar 1911.)

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in bestimmtem Falle fest mit der Kurbel 42 verbunden oder, wie im vorliegenden Falle angenommen, für verschiedene Kurbelradien verstellbar angeordnet sein. Zu letzterem Zweck hat die Kurbel 42 eine schwalbenschwanzförmige Nut 16, in welcher sich die trapezförmige Befestigungsmutter 15 des Zapfens 44 verschieben läßt. Der Zapfen 44 kann durch diese Einrichtung in jeder beliebigen Lage festgestellt werden, so daß sein Kurbelradius gleich oder entgegengesetzt demjenigen des Zapfens 43 gerichtet sein kann, oder er kann auch Null werden, wenn die Achsen des Zapfens 44 'und der Welle 41 zusammenfallen.

Ist der Zapfen 44 einmal festgestellt, so ist damit auch die Bewegung des Anschlagstückes 12 zwangläufig zum Rückführungsgetriebe festgelegt.
Die Kolbenstange 10 besitzt eine prismatische Verstärkung 25, welche für die Federteller 19 und 20 die Anschläge 26 und 27 bildet. Ferner hat das Anschlagstück 12 zwei Paar Arme 17 und 18, welche gabelförmig die Verstärkung 25 umfassen und so geformt sind, daß ihre äußeren Stirnflächen mit den Anschlägen 26 und 27 in genau den gleichen Ebenen liegen. Die Federteller 19 und 20 werden also gleichzeitig auch auf den Armen 17 und 18 aufsitzen. Diese Stellung der Kolbenstange 10 mit Bezug auf das Anschlagstück 12 soll im folgenden als »relative Mittellage« der Kolbenstange 10 bezeichnet werden. Im übrigen läßt sich die Kolbenstange 10 zwischen den Armen

17 und 18 sowohl nach oben als auch nach unten verschieben.

Zwei durch die Muttern 23 und 24 angespannte Federn 21 und 22 drücken die Federteller 19 und 20 gegen die Arme 17 und 18 und haben bei einer achsialen Verschiebung der Kolbenstange 10 aus ihrer relativen Mittellage heraus das Bestreben, diese wieder zurückzubewegen und in der relativen Mittellage festzuhalten. Im Kolben 47 befindet sich ein kleines Loch 29, welches durch die hohle Kolbenstange und Löcher 30 hindurch eine Verbindung zwischen den Ölräumen 28 und 31 herstellt. Verschlossen wird das Loch 29 durch die kegelige Spitze 32 eines zentralen Stiftes 33. Letzterer durchbohrt die kleine Traverse 36, welche ihrerseits quer durch zwei in die Kolbenstange 10 eingearbeitete, längliche Schlitze 49 hindurchgeht. Die Traverse 36 ruht mit ihren Enden auf den beiden Schenkeln 38 der gegabelten Klappe 37. Die Klappe 37 liegt mit ihrer ebenen unteren Fläche flach auf den Armen

18 und ist außerdem durch Bolzen 39 scharnierartig mit den Armen 18 verbunden, so daß die beiden Schenkel 38, indem sich die ganze Klappe im Bolzen 39 dreht, in die Höhe schwingen können. An der Kolbenstange 10 ist eine Nase 48 angebracht, die in der relativen Mittelstellung der Kolbenstange 10 bündig mit der oberen Fläche der Arme 18 ist und daher gerade noch die untere Fläche der Klappe 37 berührt. Auf der Traverse 36 steht ferner ein über den Stift 33 geschobenes Rohr 35 aufrecht, und ein an dem Stift 33 befestigtes kleines Belastungsgewicht 34 wird so eingestellt, daß es gerade auf dem Rohr 35 aufsitzt. Bei der relativen Mittelstellung der Kolbenstange 10 wird also die Klappe 37 flach auf den Armen 18 aufliegen, der Stift 33 das Loch 29 geschlossen halten und gleichzeitig das Gewicht 34 gerade auf dem Rohr 35 aufsitzen.

Flüssigkeitsbremse und Steuerung arbeiten in folgender Weise zusammen :

Hebel 7 befinde sich z. B. in Mittellage, die Kolbenstange 10 in relativer Mittellage und der Zapfen 44 sei, in Fig. 3 gesehen, rechts vom Wellenmittel 41 eingestellt. Der Hebel 7 80' werde im Sinne der Uhrzeigerbewegung rasch gedreht und dann festgehalten. Zapfen 44 wird hierbei das Anschlagstück 12 zwangläufig ein Stück abwärts bewegen, während gleichzeitig Zapfen 43 und Zugstange 45 die Flüssigkeitsbremse 46 nach oben bewegen. Das in 28 eingeschlossene Öl erhält Überdruck und bewegt Kolben 47 und Kolbenstange 10 ebenfalls zwangläufig ein gleiches Stück nach oben. Kolbenstange 10 führt also gegenüber 12 eine relative Bewegung nach oben aus und hebt mittels ihres Anschlages 26 den Federteller von den Armen 17 ab. Die gleiche relative Verschiebung in vertikaler Richtung findet statt zwischen der Nase 48 und dem Drehzapfen 39 der Klappe 37. Die Folge ist, daß die Klappe aufwärts schwingen muß, und es werden die Schenkel 38 mittels der Teile 36, 35 und 34 den Stift 33 relativ zum Kolben 47 anheben. Das Loch 29 wird geöffnet, und es kann zufolge des Überdruckes das Öl aus dem Raum 28 nach 31 entweichen, wodurch der Kolben 47 relativ zum Zylinder 46 eine Abwärtsbewegung beginnt. Das Loch 29 ist aber so klein, daß diese Bewegung für die kurze Dauer der vorgenommenen raschen Drehung des Hebels 7 nicht in Betracht kommt. Es kann also angenommen werden, daß während der raschen Aufwärtsbewegung des Zylinders 46 die Kolbenstange 10 zwangläufig mitgenommen wird. Im weiteren Lauf wird die Feder 21 die Kolbenstange 10 nach unten zu drücken suchen, und es wird das öl aus 28 ganz langsam durch das Loch 29 entweichen. Die Abwärtsbewegung wird so lange stattfinden, bis der Federteller 19 wieder auf den Armen 17 aufsitzt und somit die Kolbenstange 10 ihre relative Mittelstellung wieder eingenommen hat. In diesem Augenblick ist auch die Nase 48 wieder mit den Armen 18 bündig geworden, die Klappe 37 hat sich flach auf die Arnie 18 aufgelegt, und demzufolge schließt der Stift 33

das Loch 29 wieder vollständig ab, so daß die ölzirkulation gänzlich unterbunden ist.

Bemerkenswert ist die absolute Bewegung

der Kolbenstange 10. Diese wurde rasch gehoben und glitt langsam herab bis zur relativen Mittelstellung mit Bezug auf das Anschlagstück

12. Letzteres hatte unterdessen einen gewissen Weg nach abwärts gemacht, und infolgedessen wird die Kolbenstange 10 nach beendigter Bewegung sich ebenfalls in einer tieferen Lage befinden als vorher. Alle Teile, wie 12, 37, 36,.

35» 34» 33» ^I0> 47» ^I9 ^und ²⁰> werden wieder die genau gleiche relative Lage, wie gezeichnet, zueinander haben, jedoch sind sie alle um ein gewisses Stück nach abwärts verschoben worden. Wird der Hebel 7 rasch ein Stück entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung gedreht, so ist der Vorgang ein ähnlicher, nur sind alle Bewegungen umgekehrt. Das Anschlagstück 12 wird nach oben, der Ölbremsenzylinder 46 nach unten bewegt. Im Raum 28 entsteht Unterdruck, und es werden der Kolben 47 und die Kolbenstange 10 zwangläufig nach unten gezogen. Letztere schiebt sich also relativ zum Anschlagstück 12 nach unten, wobei der Federteller 20 von den Armen 18 abgehoben wird und die Feder 22 einen nach oben gerichteten Druck auf die Kolbenstange 10 ausüben muß. Die Klappe 37 bleibt unbeweglich auf den Armen 18 liegen und hält die Teile 36, 35, 34 und den Stift 33 fest, während der Kolben 47 relativ hierzu nach unten gezogen wurde. Die Öffnung 29 wird wieder frei, und es kann das Öl ganz langsam von Raum 31 nach 28 zurückgelangen. Infolge des Druckes der Feder 22 wandert die Kolbenstange 10 langsam nach oben und kommt erst zur Ruhe, wenn sie die relative Mittellage mit Bezug auf das Anschlagstück 12 erreicht hat. Das Loch 29 ist dann wieder geschlossen, und die Teile 12, 37, 36, 35, 33, 10, 47, 19, 20 nehmen wieder ihre ursprüngliche relative Lage zueinander ein: nur hat eine Verschiebung stattgefunden, so daß die Kolbenstange 10 dem Anschlagstück 12 folgend jetzt in einer höheren als der voider Drehung des Hebels 7 eingenommenen Lage zur Ruhe kommt.

Wird diese Einrichtung so' in den Regler (Fig. 1) eingebaut, daß der Servomotor am Hebel 7 angreift und die Kolbenstange 10 mit dem Drehpunkt 51 des Regler hebeis verbunden ist, so erhält der Regler eine ganz neuartige Eigenschaft. Der Regelungsvorgang ist nämlich dann folgender:

Der Regler befinde sich im Beharrungszustand, und die Kraftmaschine sei etwa zur Hälfte belastet. Der Reglerhebel 2 habe die Lage 50-51-52, und die Kolbenstange 10 befinde sich in ihrer relativen Mittellage mit Bezug auf das Anschlagstück 12. Es trete nun beispielsweise eine plötzliche Entlastung ein.

51 ist für den Regler hebel 2 augenblicklicher Drehpunkt, und indem die Reglermuffe 52 aufwärts nach 52' wandert, bewegt sich der Punkt 50 nach unten und mit ihm der Kolben 60 des Steuerungsventils 3. Die Druckflüssigkeit kann dadurch vom Rohr 61 durch Kanal 62 . nach dem oberen Servomotorzylinderraum eintreten, während die Flüssigkeit unter dem Servomotorkolben durch die Kanäle 63 und 64 abfließen kann. Der Servomotorkolben bewegt sich nach unten, der Hebel 5-55 gelangt in die Lage 5-55' und vermindert den Kraftzufluß der zu regelnden Maschine. Der Hebel 7 gelangt aus der Lage 41-57 in die Lage 41-57' und bewegt, wie oben beschrieben, den Drehpunkt 51 nach 51', indem der Steuerventilkolben 60 dabei wieder in seine Mittelstellung zurückgeführt wird. Nach der raschen Regelung nimmt der Reglerhebel 2 die Lage 50-51⁷^' ein, und die Umj drehungsgeschwindigkeit ist der höheren Muffenlage entsprechend auch eine höhere.

Bei dieser Regelung wurde die Kolbenstange 10, wie vordem beschrieben, nach oben, das Anschlagstück 12 nach unten bewegt, und nun sinkt die Kolbenstange 10 mit dem Reglerhebei 2 aus der Lage 5ο-5ΐ'-52' ganz langsam nieder und drückt das Steuerungsventil 60 nach unten. Die Folge, ist daß der Servomotorkolben sich noch etwas abwärts beAvegt und den Kraftzufluß noch weiter reduziert. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reglers nimmt dadurch langsam ab, und die Reglermuffe sinkt dementsprechend. Dadurch wird der Steuerventilkolben etwas gehoben, d. h. wieder in seine Mittellage zurückgeführt.

Rückführung und Fliehkraftregler haben gewissermaßen ihre Funktionen vertauscht, indem die Bewegung des Drehpunktes 51 die Regelungsbewegung einleitet und die Reglermuffe zurückführt.

Das Abwärtswandern der Reglermuffe dauert infolgedessen so lange, als die Kolbenstange 10 bzw. der Drehpunkt 51 sinkt.

Nach obiger Beschreibung der Flüssigkeitsbremse muß aber der Drehpunkt 51 noch unter seine ursprüngliche Lage sinken und kommt erst in 51" zur Ruhe. Dementsprechend wird auch die Reglermuffe bis 52" sinken, welche Lage aber einer geringeren als deV vor Beginn der Regelung herrschenden Umdrehungsgeschwindigkeit entspricht.

Bei einer Belastung erfolgen alle Bewegungen in umgekehrter Richtung, und es wird der Regler erst bei einer höheren Umlauf zahl wieder zur Ruhe kommen können. Dieser Regler hat demnach verkehrten· Ungleichförmigkeitsgrad. Wird der Kurbelzapfen 44 nach 44^ der Mitte der Kurbelwelle 41 verschoben, so bleibt das Anschlagstück 12 stets in Ruhe, und es muß nach jeder Bewegung die Kolbenstange 10 stets j in die gleiche absolute Mittellage zurückkehren.

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Der Reglerhebel muß daher auch nach jeder Regelung zur Mittellage 50-51-52 zurückkehren, und es wird dieser. Regler bei jeder Belastung der Kraftmaschine die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit haben. Endlich kann auch der Bolzen 44 nach 44* verschoben werden, so daß 43 und 44⁶ auf dem gleichen Radius liegen, wobei aber stets vorausgesetzt wird, daß der Kurbelradius von 43 größer ist als der von 44*.

Bei einer raschen Drehung des Hebels 7 in der Richtung der Uhrzeigerbewegung bewegt sich das Anschlagstück jetzt nach oben, ebenso wie die Kolbenstange 10. Da aber der Zapfen 43 den größeren Kurbelradius hat, wird auch der Weg von 10 größer sein als von 12. Die Kolbenstange 10 wird also mit Bezug auf 12 eine relative Verschiebung nach oben machen. Es wird also auch hier der Federteller 19 von den Armen 17 abgehoben und das kleine Durchflußloch 29 geöffnet. Unter der Einwirkung der Feder 21 findet wiederum eine Abwärtsbewegung der Kolbenstange 10 statt, bis sie die relative Mittellage erreicht hat. Da aber das Anschlagstück 12 nach oben bewegt wurde, so wird auch die Kolbenstange nach beendigter Bewegung in einer höheren Lage als vorher zur Ruhe kommen.

Der Regelungsvorgang vollzieht sich in genau derselben Weise wie oben beschrieben.

Der Regler sei im Beharrungszustand, und der Reglerhebel 2 nehme . die Lage 50-51-52 ein. Es erfolgte wiederum eine plötzliche Entlastung. Da am Zapfen 43 nichts geändert wurde, so wird sich die Kolbenstange 10 genau so wie früher beschrieben bewegen. Der Reglerhebel wird nach Schluß der raschen Regelung die Lage 5o-5i'-52' einnehmen und unter langsamer Abnahme der Umlaufgeschwindigkeit wieder sinken. Nun wurde aber das Anschlagstück 12 ein Stück nach oben bewegt, und somit wird die Kolbenstange 10 nicht bis zur früheren Lage heruntersinken können. Der Drehpunkt 51 wird bereits bei 51"' zur Ruhe kommen, und es wird die Reglermuffe 52 nur bis 52'" sinken können. Die Reglermuffe kommt somit in einer höheren Lage zur Ruhe als vor dem Beginn der Regelung, und dementsprechend wird auch die Umlaufgeschwindigkeit eine höhere sein. Der Regler besitzt in diesem Falle normalen Ungleichförmigkeitsgrad.

Durch die Verstellbarkeit des Zapfens 44 läßt sich, gegebenenfalls während des Betriebes, jeder gewünschte normale oder verkehrte Ungleichförmigkeitsgrad einstellen. Rückführungen an Reglern überhaupt lassen sich in der verschiedensten Weise zur Ausführung bringen, und ebenso mannigfaltig sind daher auch die Ausführungsformen vorliegender Erfindung.

Es ist ganz gleichgültig, an welchem der Drehpunkte des Reglers die Vorrichtung angreift, ob sie auf eine Veränderung der Muffenbelastung des Reglers hinwirkt oder ob sie durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Kraftmaschine und Fliehkraftregler wirkt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Nachgiebige Rückführung für Kraftmaschinenregler mit Flüssigkeitsbremse und einer Vorrichtung, welche den nachgiebigen Teil der Flüssigkeitsbremse stets in die gleiche relative Mittellage mit Bezug auf einen Anschlag zurückbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Servomotorgestänge (5-55) zwangläufig einen Anschlag (12) bewegt, dessen Bewegung im Verhältnis zu der des Servomotorgestänges sowohl der Größe als auch dem Sinne nach beliebig verändert werden kann, während eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, welche bei relativer Mittellage des nachgiebigen Teiles (10, 47) der Flüssigkeitsbremse mit Bezug auf den Anschlag (12) die Durchnußöffnung (29) der Flüssigkeitsbremse geschlossen hält, sie aber bei jeder relativen Verschiebung der Teile (10 und 12) zueinander mehr oder weniger öffnet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.