DE224317C

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Publication number: DE224317C
Application number: DENDAT224317D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVt 224317 KLASSE 60. GRUPPE

FRANCIS MORITZ in PARIS.

Kegelpendelregler für Kraftmaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Mai 1909 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 16. Mai 1908 anerkannt.

die Priorität

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein nahezu astatischer Fliehkraftregler. Der Regler setzt sich in bekannter Weise zusammen aus vier zu je zwei miteinander verbundenen Schwunggewichten, welche um eine senkrechte Achse sich drehen. Diese Schwunggewichte sind mit einer Muffe verbunden, welche auf der Reglerspindel gleitet und nach unten durch eine veränderliche Kraft eines Gegengewichts gezogen wird.

Die Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der Regler weist vier Schwunggewichte auf, welche zu zwei und zwei miteinander verbunden sind, nämlich 1 und 1' sowie 2 und 2'. Diese beiden Massensysteme sind kreuzweise auf einer gemeinsamen wagerechten Spindel 5 angeordnet, um welche sie sich in senkrechter Richtung frei drehen können. Auf den unteren Armen dieser Massensysteme sind zwei Sektoren 3 und 4 von genügender Länge entsprechend der Schwingungsamplitude angeordnet, welche konzentrisch zu der Achse 0 sind. Diese Sektoren können mit den die Massen tragenden Armen aus einem Stück gegossen oder mit ihnen in irgendeiner anderen Weise verbunden werden. Die Gabel 0 sitzt fest auf einer senkrechten Drehachse 5, welche die Drehbewegung erhält. Die Achse der Gabei 0 muß in bekannter Weise mit dem Schwerpunkt des Massensystems der Schwunggewichte

zusammenfallen, derart, daß die Massensysteme 1-1' und 2-2', wenn sie auch untereinander ohne Verbindung sind, stets in Gleichgewicht auf der Achse 0 sich befinden, gleichgültig, wie ihre Neigung gegen die Mitte ist.

In einer gewissen Entfernung von der Gabel 0 sind zwei Rollen 6 und 7 auf wagerechten Zapfen ab in der gleichen Höhe und symmetrisch zur Reglerspindel 5 angeordnet.

Unterhalb dieser Rollen ist eine Muffe 9 angeordnet, welche auf der Drehwelle in senkrechter Richtung gleiten kann. Diese Muffe ist mit einer Nut versehen und gleitet mit dieser Nut auf einem Keil 8, welcher an der Spindel 5 befestigt ist. Die Muffe wird von einer Gabel 10 umfaßt, welche ein Auge c aufweist, welches auf einer senkrechten festen Stange 11 gleitet.

Unterhalb der Hülse ist in entsprechender 5" Entfernung ein doppelter Sektor 12 angeordnet, welcher sich um einen wagerechten Zapfen 13 drehen kann. Diese Achse kann sich frei in einem festen Lager d drehen. Auf der Achse sind auf jeder Seite des Reglers die Sektoren 12 und ferner die Hebel 14 aufgekeilt, auf welchen ein Gegengewicht 15 in bekannter Weise gleiten bzw. festgestellt werden kann.

Die beiden Sektoren 3 und 4 sind mit der Muffe durch biegsame Bänder e f, wie z. B. G al Ischen Gelenkketten, flache Kabel oder biegsame Metallbänder verbunden. Diese

Bänder laufen über die Rollen 6 und 7, und die Stellung dieser Rollen ist derartig gewählt, daß, wenn die Schwunggewichte 1 und 2 ihre Stellung verändern, die Bänder e und f stets tangential zu den Sektoren 3 und 4 bleiben. Die Bänder sind zwischen den Rollen 6 und 7 und der Muffe parallel zu der Drehachse gerichtet. Die Gabel 10 der Hülse ist mit den unteren Sektoren vermittels zweier den früheren ähnlichen Bändern g verbunden. Diese beiden Bänder g sind symmetrisch in bezug auf die Drehwelle 5 angeordnet, damit ihre Kräfte auf die Achse übergehen. Die Stange 11 hat keinen anderen Zweck, als jede Verschiebung der Gabel 10 in dem Drehungssinne der Welle 5 zu verhindern, um eine Beanspruchung der unteren Bänder auf Drehung unmöglich zu machen.

Das Neue liegt darin, daß der Radius des Sektors 12 nahezu gleich dem halben Radius der Sektoren 3 und 4 sein muß. Wenn die Massen 1-1' bzw. 2-2' gegen die Wagerechte um 45° geneigt sind, d. h. wenn sie also miteinander einen rechten Winkel bilden, so befindet sich die Muffe in ihrer mittleren Stellung und der Hebel 14 des Gegengewichtes 15 muß wagerecht liegen.

Wenn die senkrechte Spindel 5 eine Drehbewegung erhält und eine Winkelgeschwindigkeit οι hat, so würden sich die Massen 1-1' und 2-2', die in bezug auf den Schwerpunkt 0 im Gleichgewicht sich befinden, horizontal verschieben, wenn sie frei wären; sie sind jedoch unten durch die Wirkung der Ketten, auf welche das Gegengewicht 15 einwirkt, in ihrer Bewegung gehemmt.

Angenommen nun, die Geschwindigkeit sei genügend, um die Massen 1-1', 2-2' in ihrer Lage zu verändern, so daß sie eine Stellung einnehmen, die einen Winkel α zur Senkrechten bilden. Wenn m die Masse von 1 und 2 ist, ρ die Entfernung vom Mittelpunkt dieser Massen bis zur Drehachse, R die Entfernung des Schwerpunktes dieser Massen von der Achse 0, so ist die Zentrifugalkraft jeder dieser Massen 1-1', 2-2' 2 m ω² ρ oder 2 m ω² R sin u. Das Moment jeder dieser Massen in bezug auf den Punkt 0 ist dann für jede dieser Massen m ω² R sin α χ R cos α =

— m w² R² sin 2 a. Für die sämtlichen vier 2

Massen ist dann das gesamte Trägheitsmoment oder das Gesamtmoment der Zentrifugalkraft 2 m w² R² sin 2 ct.

Das Moment der entgegengesetzten Kräfte ist gleich dem, welches der Spannung der Ketten entspricht, die tangential zu den Sektoren 3 und 4 liegen. Wenn f die gesamte Spannung der Ketten, r der Radius der Sek-

60. toren 3 und 4 ist, so ist das Moment dieser Kräfte in bezug auf denselben Punkt 0 gleich f r. Wenn die Massen 1-1', 2-2' einen Winkel α mit der Senkrechten bilden, so nimmt das Gegengewicht eine bestimmte Stellung ein. Sein Hebel bildet dann den Winkel o._x mit der Senkrechten. Es sei ferner angenommen, daß R₁ die Entfernung des Schwerpunktes des Gegengewichts von seinem Drehpunkt ist. Der Radius des Sektors 12 ist nach den vorher gegebenen Konstruktionsbedingungen
und daraus folgt: / — = P R₁ sin O₁, wo-

—

nach f =

sin Ct₁.

₁ ν ■

Da nun der Radius der Sektoren 12 die Hälfte des Radius der Sektoren 3 und 4 ist, und 4S₁ = 2a, so ist sin «_x = sin 2 a; 2 PR

man hat also f == sin 2a. Wenn man „

' _r

2 Pi?

nun setzt —— = K, so ist f = K sin 2 a.

K ist konstant für eine bestimmte Stellung des Gegengewichts auf seinem Hebel. Da man hier Gleichgewicht hat, so ist notwendigerweise 2 m w² R² sin 2 α = K sin 2 a.

Diese Gleichung, welche für einen Wert von α richtig ist, gilt auch in gleicher Weise für jeden beliebigen Wert von a. Sie zeigt, daß für eine konstante Geschwindigkeit ω der Apparat in allen seinen Lagen nahezu im Gleichgewicht ist. Bei dieser Berechnung hat man vorausgesetzt, daß die Muffe und die auf ihr sitzende Gabel ohne Gewicht ist. Wenn die Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Muffe groß ist, so kann man das Eigengewicht der Muffe und der Ketten vernachlässigen. Man kann aber den durch diese Faktoren entstehenden Fehler leicht korrigieren. Es genügt, ein Gewicht 16 an den Sektoren 12 anzuhängen. Dieses Gewicht 16 müßte gleich dem der Hülse und der senkrechten Ketten sein.

Um die Darstellung und das Verständnis der Rechnung zu erleichtern, ist in dem Schema angegeben, daß die Sektoren 3 und 4 zwischen dem Schwerpunkt und den Massen 1 und 2 angeordnet sind. In der Praxis wird man, je nachdem man einen mehr oder weniger großen Weg für die Muffe braucht, diese Sektoren auch in die Massen selbst einarbeiten oder an ihnen befestigen, wie dies Fig. 2 andeutet Die Massen 1-1', 2-2' können irgendwelche beliebige Formen haben, wie dies z. B. die Figuren andeuten. Die Sektoren können dann in die Schwunggewichte eingearbeitet sein, wie dies die Ausführungsform der Fig. 2 veranschaulicht, oder sie können auf den Außenseiten der Schwunggewichte angeordnet sein, wie dies Fig. 3 zeigt.

Das Hauptgewicht ist aber darauf zu legen, daß diese Massen in bezug auf die Achse aus-

balanciert sind, und daß der Radius der unteren Sektoren nahezu gleich dem halben Radius der Sektoren der Fliehmassen ι und 2 ist. Um die Muffe nach unten mit den Sektoren zu verbinden, kann man bei gezahnten Sektoren eine G al Ische Kette benutzen oder auch eine doppelte Zahnstange h (Fig. 3) oder eine endlose Schraube, die an der Gabel 10 befestigt ist und mit den Sektoren in Eingriff steht, wobei sie durch ein Widerlager geführt werden, um das Außereingrifftreten unter allen Umständen zu verhindern.

Eine besonders wertvolle Eigenschaft dieses Reglers ist, daß man die Änderung der Umdrehzahl während des Ganges innerhalb sehr großer Grenzen ändern kann. Um dies möglich zu machen, genügt es, das Gegengewicht 15 auf seinem Hebel zu verschieben; indem man es seinem Drehpunkt nähert, verringert man die Geschwindigkeit und umgekehrt. Diese Änderungen berühren nicht die Ungleichförmigkeit des Fliehkraftreglers.

Die Gleichgewichtsbedingung der vier Fliehmassen 1-1', 2-2' ist ausgedrückt durch die Formel K sin 2 α für ihr Gesamtmoment. Die auf die Muffe 9 wirkenden Zugkräfte wechseln infolgedessen entsprechend den Ordinaten einer Sinuskurve, und ihr Maximum entspricht der mittleren Stellung, wenn die Massen 1-1', 2-2' einen Winkel 45 zur Wagerechten bilden. Dementsprechend muß der Regler auch stets in der Nähe dieses Punktes wirken.

Claims

Patent-Anspruch:

Kegelpendelregler für Kraftmaschinen, bei welchem vier kreuzweise angeordnete Schwunggewichte tragende Stangen Sektoren tragen, die mit einer Muffe durch biegsame Bänder verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in senkrechter Richtung gleitende Muffe (9) durch ein Stahlband (g) mit einem Sektor (12) verbunden ist, dessen Radius nahezu gleich dem halben Radius der Sektoren (3 und 4) der Schwunggewichte (1-1', 2-2') ist und auf einer Achse einen Hebel (14) mit Gegengewicht (15) trägt, dergestalt, daß der durch diese Gegengewichtshebel jeweils beschriebene Winkel nahezu doppelt so groß ist wie derjenige von den Fliehmassen beschriebene Winkel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.