DE233110C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-■J£23311O -■. KLASSE 60. GRUPPE- ■ J £ 23311O - ■. CLASS 60th GROUP

HANS ARQUINT in ARBON, Schweiz.HANS ARQUINT in ARBON, Switzerland.

Regelungsvorrichtung mit Hilfsmaschine für Kraftmaschinen.Control device with auxiliary machine for prime movers.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. April 1907 ab.Patented in the German Empire on April 9, 1907.

Gegenstand der Erfindung ist eine Regelungsvorrichtung mit Hilfsmaschine für Kraftmaschinen, die durch eine verbesserte Rückführung der Hilfsmaschinensteuerung dem durch Massenwirkung bedingten Überregeln vorbeugt und so die Dauer des ganzen Regelungsvorganges vermindert. Im weiteren ist der tote Gang im Gestänge durch eine einfach übersetzte Bewegung durch Flüssigkeitsdruck auf ein kleinstesThe invention relates to a control device with an auxiliary machine for prime movers, that by an improved feedback of the auxiliary machine control that by mass action prevents over-regulation and thus reduces the duration of the entire control process. In the further the dead corridor is in Linkage through a simply translated movement through liquid pressure to the smallest

ίο Maß herabgesetzt.ίο Reduced size.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, uiiä es zeigt Fig. ι ein hauptsächlich ini, Betracht fallendes Organ und Fig. 2 eine schematische Darstellung der Regelungsvorrichtung.The drawing illustrates an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, and the like it shows Fig. ι a mainly ini, consideration falling organ and FIG. 2 a schematic representation of the control device.

Die Steuerung für das Kraftmittel der Kraftmaschine wird beeinflußt durch die Kolbenstange y des Differentialkolbens α (Fig. 2), der auf seiner Fläche kleineren Durchmessers einem unveränderlichen Druck ausgesetzt ist, indem auf dieser Fläche stets die Pressung der Regulierflüssigkeit (z. B. Drucköl) lastet, die der Kammer u¹ durch die Leitung a¹ zugeführt wird. Die Gegenpressung auf die Kolben'fläche größeren Durchmessers ist veränderlich, indem durch eine Steuerung, zu welcher der Kolben d¹ gehört, der Raum w je nach Umständen mit dem Ablauf oder mit dem Zulauf der Regelungsflüssigkeit in Verbindung gesetzt wird. Der Raum ν steht in Verbindung mit der Atmosphäre (Ablauf).The control for the power means of the engine is influenced by the piston rod y of the differential piston α (Fig. 2), which is exposed to a constant pressure on its surface of smaller diameter, in that the pressure of the regulating fluid (e.g. pressure oil) is always applied to this surface. which is fed to the chamber u ¹ through the line a ^1. The counterpressure on the piston surface of larger diameter can be varied in that the space w is connected, depending on the circumstances, to the outlet or the inlet of the regulating fluid by a control to which the piston d ^{1 belongs.} The space ν is in connection with the atmosphere (process).

Der Kolben α betätigt direkt das Kolbenpümpchen b, welches mit dem Druckraum c eines Gehäuses d in Verbindung steht (Fig. 1).The piston α directly actuates the piston pump b, which is in communication with the pressure chamber c of a housing d (FIG. 1).

Dieser Druckraum ist mit Öl gefüllt und hat seinerseits durch eine zwischen dem Gehäuse d und einem Gehäuse β verspannte federnde Membran f mit einem ebenfalls mit Öl ge- ■ füllten Raum g Fühlung. Jede Volumenänderung durch den Regelungskolben a bewirkt eine bestimmte bleibende Durchbiegung der Membran f, die eine Verschiebung der Flüssigkeitsmenge im Raum g zur Folge hat. An den Raum g schließt sich ein oben offener Zylinderraum h an, in welchen ein Kataraktkolben i eingepaßt ist. Dieser Kolben steht direkt mit der Stange k des Reglergestänges in Verbindung und indirekt mit der Stange m und der Membran f unter Vermittlung einer Schraubenfeder I, die zwischen Tellern I¹ und P angeordnet ist, welche einerseits gegen Anpasse der Stange m, andererseits gegen die Böden des Kolbens i mittels Füßen lose anliegen. Der Kolben i besitzt oben Öldurchlaßöffnungen i¹ und unten eine Bohrung n, durch Avelche das Öl zwischen g und h umlaufen kann.This pressure space is filled with oil and in turn has contact with a space g, which is also filled with oil, through a resilient membrane f tensioned between the housing d and a housing β. Every change in volume caused by the control piston a causes a certain permanent deflection of the membrane f, which results in a shift in the amount of liquid in space g . A cylinder space h , which is open at the top and into which a cataract piston i is fitted, adjoins the space g. This piston is directly connected to the rod k of the regulator linkage and indirectly to the rod m and the membrane f through the intermediary of a helical spring I, which is arranged between plates I ¹ and P , which on the one hand against the adjustment of the rod m, on the other hand against the floors of the piston i rest loosely with the feet. The piston i has oil passage openings i ¹ at the top and a bore n at the bottom through which the oil can circulate between g and h.

Infolge der ungleichen Durchmesser der Räume c und h wird bei einer Bewegung des Kolbens α im einen oder anderen Sinne die achsiale Verschiebung der Stange m kleiner sein als bei dem Kolben i. Dies hat zur Folge, daß sich der Kolben i relativ zur Stange m unter Zusammenpressung der Feder I z. B. nach oben verschiebt. Das Öl im Raum' g steht nun unter einem gewissen, der Größe der Federpressung entsprechenden »positiven« oder »negativen« Druck und wird sukzessive durch die Bohrung η nach oben oder unten fließen, wobei der Kolben i allmählich in seine ursprüngliche Lage relativ zur Stange m zu-As a result of the unequal diameter of the spaces c and h , when the piston α moves in one sense or the other, the axial displacement of the rod m will be smaller than that of the piston i. This has the consequence that the piston i relative to the rod m under compression of the spring I z. B. moves up. The oil in space ' g is now under a certain "positive" or "negative" pressure corresponding to the size of the spring compression and will gradually flow up or down through the bore η , the piston i gradually returning to its original position relative to the rod m to-

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rückkehrt. Diese rückläufige Bewegung- des Kolbens kann durch Änderung der Größe der Bohrung η nach Belieben geregelt werden. Der Durchmesser der Räume c und g bestimmt sich nach der Größe der gewünschten achsialen Verschiebung des Kolbens i. returns. This backward movement of the piston can be regulated as desired by changing the size of the bore η. The diameter of the spaces c and g is determined by the size of the desired axial displacement of the piston i.

Angenommen, es finde eine Änderung der Belastung und dadurch eine Änderung der Umdrehungszahl der Kraftmaschine statt, soSuppose it finds a change in the load and thereby a change in the Number of revolutions of the engine instead, so

ίο geschieht folgendes: Der Zentrifugalregler reagiert auf die Geschwindigkeitsänderung, die sich durch größeren oder kleineren Ausschlag der Schwingkugeln äußert. Bei einer Steigerung der Tourenzahl wird sich beispielsweise die Muffe u heben (in Pfeilrichtung). Diese Muffe ist mit dem Ende einer Hebelstange verbunden, deren anderes Ende bei b¹ (Fig. 2) mit einer Lenkstange e¹ verbunden ist, während an den mittleren Teil der Hebelstange bei g¹ die Stange k angreift. Die Lenkstange e¹ greift ihrerseits bei δ² an dem mittleren Teil einer Hebelstange an, deren Enden einerseits bei c¹ mit der Stange 0 des Kolbens d¹ und andererseits bei c² mit dem Ventil φ einer Vorsteuerung verbunden sind. Auf der Kolbenstange 0 sitzt außer dem Kolben d¹ ein zweiter Kolben m¹ von größerem Durchmesser als der Kolben d¹, und über und unter letzterem zwei Führungsstücke Z"¹ und p, die durchbohrt sind, um Verbindung einer Seite des Kolbens d¹ mit dem Ablauf χ und der anderen Kolbenseite mit dem Zulauf ζ der Regelungsflüssigkeit herzustellen. Der Raum o² oberhalb des Kolbens größeren Durchmessers m¹ steht durch die Bohrung o¹, welche die Kolbenstange durchsetzt, mit dem Zulauf z, der Raum auf der anderen Kolbenseite. mit dem Ablauf χ in Verbindung; andererseits sind diese Räume miteinander in Verbindung unter Vermittlung eines Kanales p¹, der durch das Vorsteuerungsventil p mehr oder weniger abgesperrt werden kann.ίο the following happens: The centrifugal controller reacts to the change in speed, which is expressed by a larger or smaller deflection of the oscillating balls. With an increase in the number of revolutions, for example, the sleeve u will rise (in the direction of the arrow). This sleeve is connected to the end of a lever rod, the other end of which is connected to a handlebar e ¹ at b ¹ (FIG. 2), while the rod k engages the central part of the lever ^{rod at g 1.} The steering rod e ^{1 in} turn engages at δ ² on the middle part of a lever rod, the ends of which are connected on the one hand at c ¹ with the rod 0 of the piston d ¹ and on the other hand at c ² with the valve φ of a pilot control. On the piston rod 0 , apart from the piston d ^{1, there is} a second piston m ¹ of larger diameter than the piston d ¹ , and above and below the latter two guide pieces Z " ¹ and p, which are pierced to connect one side of the piston d ¹ with the outlet χ and the other side of the piston with the inlet ζ of the control fluid. The space o ² above the piston of larger diameter m ¹ is through the bore o ¹ , which penetrates the piston rod, with the inlet z, the space on the other side of the piston. with the drain χ in connection; on the other hand, these rooms are connected to each other through the mediation of a channel p ¹ , which can be more or less shut off by the pilot valve p.

Bei dem oben angenommenen Steigen der Reglermuffe geht b¹ nach unten, indem g¹ augenblicklich Drehpunkt ist; mit b¹ gehen auch b^% und c² nach unten, indem c¹ augenblicklich Drehpunkt ist; somit geht auch das Vorsteuerungsventil φ nach unten und schließt, den Kanal ft¹ mehr als vorher, wo er durch das Ventil φ so weit geöffnet war, daß der Druck in dem Raum o² dem Gegendruck auf der Seite des Zulaufes ζ das Gleichgewicht und so den Kolben d¹ in seiner Mittelstellung hielt. Bei Verringerung des Durchflußquerschnittes zum Kanal φ ^x wird aber der Druck im Raum o² steigen, indem die durch die Bohrung o¹ dem Raum o² beständig zugeführte Regelungsflüssigkeit nur mehr in vermindertem. Maße durch den Kanal p¹ nach dem Auslauf χ abfließen kann; die Drucksteigerung in o² hat eine Bewegung des Steuerkolbens d¹ nach unten zur Folge, so daß Verbindung zwischen Raum w und Ablauf χ hergestellt wird; der Kolben α geht dann hoch, beeinflußt die Steuerung der Kraftmaschine im Sinne einer Verminderung des Zuflusses des Kraftmittels. Gleichzeitig mit der Abwärtsbewegung des Steuerkolbens geht der Punkt c¹ abwärts und, indem nunmehr b² Drehpunkt ist, der Punkt c² und das Vorsteuerungsventil p aufwärts, bis der Kanal p¹ wieder den früheren Durchfluß gewährt und Beharrungszustand eintritt.With the rise of the regulator sleeve assumed above, b ¹ goes down, in that g ^{1 is} currently the fulcrum; with b ¹ , b ^% and c ^{2 also} go down, in that c ^{1 is} currently the fulcrum; thus the pilot control valve is φ downward and closes the channel ft ¹ more than before, where he φ through the valve was opened so far that the pressure in the space o ² ζ the back pressure on the side of the feed, the balance and so the piston d ^{1 held} in its central position. If the flow cross-section to the channel φ ^x is reduced, however, the pressure in the space o ^{2 will} increase, as the regulating fluid continuously supplied to the space o ² ^{through the bore o 1 will} only be reduced to a reduced extent. Dimensions can flow through the channel p ¹ after the outlet χ; the increase in pressure in o ² results in a downward movement of the control piston d ¹ , so that connection between space w and outlet χ is established; the piston α then goes up, influencing the control of the engine in the sense of reducing the flow of fuel. Simultaneously with the downward movement of the control piston, point c ¹ goes down and, while b ² is now the pivot point, point c ² and the pilot valve p up until channel p ¹ again grants the previous flow and the steady state occurs.

Die geschilderten Vorgänge bei dem Regeln sind bekannter Art, neu ist dagegen die Art der Rückführung des Steuerkolbens d¹ in seine Mittellage mittels des in Fig. 1 dargestellten Organes. Diese Rückführung wird dadurch bewirkt, daß durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens α ebenfalls eine Aufwärtsbewegung der Stange k eintritt, die, indem dann die Muffe u als Drehpunkt dient, eine Aufwärtsbewegung der Lenkstange e¹ und des Vorsteuerungsventils φ zur Folge hat;. der Druck in dem Raum o² nimmt ab, und die Gegenpressung auf der Seite des Einlaufes ζ bringt den Steuerkolben d¹ in die Mittellage zurück. Nun ist aber bekannt, daß infolge Massenwirkung des Reglers und seines Gestänges eine Überregelung eintritt, die zur Folge hat, daß der Übergang in den neuen Beharrungszustand erst nach einer Anzahl rythmischer Schwankungen der Reglervorrichtung beendet ist. Die augenblickliche verstärkte, d. h. beschleunigte Nacheilung, die in dem in Fig. 1 dargestellten Organ bei einer Bewegung des Teiles b einsetzt, wirkt aber jeder Überregulierung entgegen und vermindert so offenbar den Regelungsvorgang.The processes described during the regulation are of a known type, but the type of return of the control piston d ¹ to its central position by means of the element shown in FIG. 1 is new. This return is effected in that the upward movement of the piston α also causes an upward movement of the rod k which, in that the sleeve u then serves as a fulcrum, results in an upward movement of the handlebar e ¹ and of the pilot valve φ . the pressure in the space o ² decreases, and the counterpressure on the side of the inlet ζ brings the control piston d ^{1 back} into the central position. It is now known, however, that as a result of the mass action of the controller and its linkage, over-regulation occurs, with the result that the transition to the new steady state is only ended after a number of rhythmic fluctuations in the controller device. The instantaneous increased, ie accelerated lag, which begins in the organ shown in FIG. 1 when the part b moves, counteracts any overregulation and thus obviously reduces the regulation process.

Infolge der Abhängigkeit der Bewegungen der beiden Flüssigkeiten (c, g), Verdrängung gleicher Volumen bei verschiedenen Zylinderdurchmessen! wird die rückführende Bewegung der Stange k sofort im Sinne der Kolbenbewegung beschleunigt. Angenommen, Membran f und Stange m machen 10 mm Hub, so ergeben sich für Stange k vielleicht 15 mm Hub. Die gegenseitige Verschiebung zwischen m und k, d. i. das Voreilen, beträgt also 5 mm; k wird jedoch durch Federkatarakt wirkung allmählich wieder in normale Stellung zurückgebracht, d. i. um 5 mm, so daß die Ursprungliehe gegenseitige Lage zwischen m und k wieder eintritt. Das Voreilen der Stange k überträgt sich direkt auf das Ventil φ, welches also schneller bewegt wird und damit die schnellere Rückführung des Steuerkolbens d¹ in die Mittellage bewirkt. Der Übergang von einem Beharrungszustande in den anderen ist sanft und geht ohne die bekannten rythmischen Schwankungen vor sich; außerdem ist durch, die hydraulisch übersetzte Bewegung toter Gang im Reglergestänge auf ein Mindestmaß beschränkt.Due to the dependence of the movements of the two liquids (c, g), displacement of the same volume with different cylinder diameters! the return movement of the rod k is accelerated immediately in the sense of the piston movement. Assuming that the membrane f and the rod m travel 10 mm, the result for rod k is perhaps 15 mm. The mutual shift between m and k, ie the lead, is therefore 5 mm; However, k is gradually brought back to normal position by spring cataract action, that is by 5 mm, so that the original mutual position between m and k occurs again. The advance of the rod k is transmitted directly to the valve φ, which is therefore moved more quickly and thus causes the control piston d ¹ to return more quickly to the central position. The transition from one state of equilibrium to the other is gentle and takes place without the familiar rhythmic fluctuations; in addition, the hydraulically translated movement of dead gear in the governor linkage is limited to a minimum.

Claims

Patent Claims:

ι. Control device with auxiliary machine for prime movers, characterized in that the return movement of the auxiliary machine control takes place through a liquid by means of a piston or a membrane ff) and a cataract piston fi) in cylinders (d, e) of different sizes, the uneven axial movement of which is caused by a spring cataract fi, I) is transferred to the regulator linkage fk) in such a way that the cataract piston fi) leads the piston rod fm) and gradually returns to its original position.

2. control apparatus for engine according to claim i, characterized in that the cataract piston fi) on a resilient with the membrane ff solid) associated rod fm) is loosely fitted with the governor linkage fk) directly, with the membrane bar) fm through the intermediary of one or more Springs (I) is connected.

3. Control device for engine according to claim 1, characterized in that the connection between the control cylinder (d) and the control linkage (k) is done by the difference in the fluid pressures against both sides of the piston or the membrane (f) .

1 sheet of drawings.