DE233435C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

~M 233435 KLASSE 21c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. September 1909 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttätiger elektrischer Regler, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er einen Drehschieber aufweist, von welchem ein Teil einen Differentialkolben bildet, auf dessen Flächen in einer Richtung eine unter konstantem Druck stehende Flüssigkeit und in der anderen Richtung eine Flüssigkeit einwirken, die durch eine oder meh- rere Öffnungen. fließen kann, welche durch ein

ίο leichtes, sich mit dem unter dem Einfluß der zu regelnden Größe stehenden Organ bewegendes Steuerungsorgan-.kontrolliert wird oder werden, zu dem Zweck, die durch das erste Organ zu bewegende Masse behufs Betätigung des Reglers tunlichst zu vermindern.

, Bei diesem Regler kann außerdem eine Rück-

. führungsvorrichtung zwei elastische Lamellen besitzen, deren eines Ende festgehalten und deren anderes Ende vermittels eines regelbaren Kataraktes mit dem Regelungsorgan bzw. mit dem unter dem Einflüsse der zu regelnden Größe stehenden Organ verbunden ist; beide

: Lamellen sind zwischen ihren Enden durch ein Zug- und Druckglied verbunden, dessen Lage verändert werden kann, so daß bei gleichzeitiger Regelung des Kataraktes die Abdrdsselung der Regelungsschwingungen bis zur vollständigen Abdämpfung dieser letzteren beliebig eingestellt werden kann.

Auf beiliegenden Zeichnungen ist eine beispielsweise gewählte Ausführungsform des Reglers dai'gestellt. ;
Fig. ι ist ein Querschnitt durch dieselbe.
Fig. 2 ist ein teilweiser ' Längsschnitt durch

diese Ausführungsform, -,. .>.·..,■■ '.

Fig. 3 zeigt in Ansicht einen in Fig. 2 nicht dargestellten Teil dieser letzteren. ,

Die Fig. 4 bis 8 sind Schnitte nach den Linien A-B bzw. C-D, E-F, G-H und I-K der Fig. 1.

Fig. 9 ist ein Schnitt nach Linie L-M der Fig. 8. .

Fig. 10 ist ein Detailschnitt. ; .-.- ·

Fig. 11 ist ein Schnitt nach. Linie N-O der Fig. 2. .

Die dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dient zur Regelung der Spannung einer elektrischen Zentralanlage und besitzt zu dem Zweck einerseits eine Spule 1, welche zwischen den Schenkeln 2 eines Elek- : tromagneten 3 beweglich ist, dessen Wicklung durch einen von der Anlage abgezweigten Strom gespeist wird, so daß die Spule unter dem Einflüsse der zu regelnden Größe, der Spannung, steht, und andererseits als Regelungsorgan einen drehbaren Kontaktarm 4, der einen festen Kontaktring 5 mit einer Reihe von festen Kontakten 6 verbinden kann. .

Die Spule 1 ist an dem einen Ende eines Hebels 7 befestigt, dessen Bewegungen durch Anschläge^¹ begrenzt sind und dessen anderes Ende das Steuerungsorgan, eine Stange 8 mit Hülse 8¹, trägt. Das Steuerungsorgan veranlaßt die Verschiebungen des Schiebers! 9, indem es den Durchfluß einer durch eine Pumpe 10 unter Druck gesetzten Flüssigkeit, Öl ζ. Β., mehr oder weniger drosselt, wobei ;der Schieber dann Flüssigkeit unter Druck in die eine oder die andere von zwei Kammern der Αητ triebsvorrichtung 11 einläßt, welche Kammern durch eine, drehbare, .mit: dem .Kontaktarm.4

fest verbundene Platte ii³ zum Teil getrennt sind und somit 4 nach der einen oder nach der anderen Richtung bewegt.

Die Pumpe 10 zur Beförderung der Flüssigkeit ist eine doppelte Zentrifugalpumpe, deren Laufräder io¹ auf einer senkrecht angeordneten Welle io² befestigt sind, welche mittels Kegelräder 14 von einer wagerecht liegenden, mit einer Riemenscheibe 15 ¹ versehenen Welle 15 angetrieben wird. Sie saugt Flüssigkeit aus dem unteren Teil eines Gehäuses 12 und schiebt dieselbe durch ihre Leiträder io³ und Laufräder io¹ in einen Sammelkanal io⁴, von wo aus diese Flüssigkeit in einen Kanal 13¹ gelangt..

Dieser letztere ist in einer zur Aufnahme des Schiebers 9 bestimmten Kammer 13 vorgesehen und umgibt diesen letzteren, der einen inneren 9¹ und einen äußeren Zylinder 9² aufweist; der zwischen beiden Zylindern liegende ringförmige Raum 9³ ist unten durch eine Wand 9⁴ und oben durch einen Ring g⁵ abgeschlossen, der auf einen Führungsansatz 13² der Schieberkammer 13 dicht paßt. Der Kanal 13¹ ist mit dem Raum 9³ durch im Zylinder g² vorgesehene Öffnungen 9⁶ verbunden, wobei die Höhe von 13¹ so groß bemessen ist, daß diese Verbindung immer besteht, welches auch die achsiale Lage des Schiebers 9 sei. Der innere Zylinder 9¹ ragt nach unten über den ■ äußeren 9² hervor und geht durch eine die Schieberkammer 13 nach unten abschließende Wand 13³ dicht hindurch; der hervorragende Teil 9⁷ von 9¹ weist Öffnungen g⁸ auf, welche den unter der Wand 9* befindlichen Raum 9° mit dem Innern des Zylinders 9¹ verbindet. Dieser Raum g⁹ selbst steht mit dem Raum g³ durch eine in der Wand g⁴ vorgesehene Öffnung 9¹⁰ in Verbindung. Um den Zylinder 9¹ im Raum 9³ ist ein siebartiges zylindrisches Stück angeordnet, das dazu bestimmt ist, das Eindringen von etwa sich in der Flüssigkeit befindlichen Unreinigkeiten in 9¹⁰ hintanzuhalten. Am Teil 9' von 9¹ ist ein Bügel 9¹¹ befestigt, der unter Vermittlung einer Kugel 9¹² auf dem einen Arm eines Hebels 9¹³ frei drehbar ruht, dessen anderer Arm mit einem verschiebbaren Gegengewicht 9¹⁴ (Fig. 2) versehen und in einen an der Wand 13³ angebrachten Träger 13⁴ angeordnet ist.

Die vom Kanal 13¹ unter Druck herkommende Flüssigkeit fließt durch die Öffnungen g⁶ in den Raum g³, von demselben durch das siebartige Stück und die Öffnung 9¹⁰ in den Raum g⁹ und gelangt von diesem letzteren durch die öffnungen 9^s in das Innere des Zylinders 9¹, von welchem sie durch im oberen Teil desselben vorgesehene öffnungen 9¹⁵ in das Gehäuse 12 ausweichen kann. Zur Drosselung des Flüssigkeitsdurchflusses durch den Schieber 9 hindurch behufs Verschiebung dieses letzteren kann sich die Hülse 8¹ des Steuerungsorgans im Innern des Teiles g¹ des Schiebers bewegen, um die Öffnungen 9⁸ mehr oder weniger zu öffnen oder zu decken. Diese Hülse selbst weist Öffnungen 8² auf, welche ihr Inneres mit dem Gehäuse 12 ständig verbinden und einen zweiten Ausweg für die aus dem Raum 9⁹ entweichende Flüssigkeit darstellt. Die Stange 8 ist in einem Stück y³ eingeschraubt, welches durch zwei dünne Stahlbänder 7² an dem einen Ende des Hebels 7 angehängt ist.

Im äußeren Zylinder g² des Schiebers sind zwei übereinander angeordnete Reihen von OfE-nungen g¹⁶ und 9¹⁷ vorgesehen. Die eine, 9^le, dient dazu, den mit Flüssigkeit unter Druck gefüllten Raum mit der einen oder mit der anderen zweier öffnungen ii⁴ und ii⁶ zu verbinden, welche bzw. durch Kanäle 11⁶ und 11' mit den Kammern ii¹ und ii² der Antriebsvorrichtung 11 in Verbindung stehen, während die andere, 9¹⁷, so eingerichtet ist, daß sie einerseits eine Öffnung ii^s des Kanales 11' mit dem Gehäuse 12 verbindet, wenn die Öffnung ii⁴ mit dem Raum 9³ durch 9¹⁶ verbunden ist, und andererseits die Öffnung 11⁴ mit dem Gehäuse 12 in Verbindung setzt, wenn die Öffnung ii⁵ durch 9¹⁶ mit dem Raum 9^s verbunden ist.

Um dem Schieber 9 zwecks Verminderung der Reibung bei seinen Verschiebungen eine ständige Drehbewegung erteilen zu können, ist auf dem inneren Zylinder 9¹ desselben ein Zahnrad 9¹⁸ befestigt, welches unter Vermittlung eines Zahnrades 16 durch einen auf der Welle io² festgekeilten Kolben 17 angetrieben wird. Das Zahnrad 16 ist breit genug, um mit 9¹⁸ immer in Eingriff zu bleiben, welches auch die achsiale Lage des Schiebers und des Zahnrades 9¹⁸ sei.

Die Kanäle 11^e und 11⁷ münden in die Kammern ii¹ und II² der Antriebsvorrichtung ein, welche einerseits durch eine feste' Wand 11⁹ und andererseits durch die drehbare Platte 11³ voneinander getrennt sind. Diese letztere trägt einen Zylinderteil ii¹⁰, welcher sich längs der zylindrischen inneren Wandfläche der Kammern bewegen kann und einen dichten Abschluß an dieser Stelle bewirkt.

Die Rückführungsvorrichtung, welche eine Überregelung verhüten soll, weist einen auf der Welle der drehbaren Platte 11³ befestigtes Zahnrad 18 auf, welches mit einem an dem einen Ende eines Hebels 18¹ angebrachten gezahnten Sektor 18¹⁰ in Eingriff steht, wobei 18¹ auf dem Deckel 12¹ des Gehäuses 12 in 18¹¹ drehbar angeordnet ist. Das andere Ende des Hebels 18¹ steht mit dem freien Ende einer elastischen Lamelle 18² (Nebenfigur 3 zu Fig. 2) durch ein Organ 18¹² in Verbindung, welche an ihrem anderen Ende auf einer auf dem

Deckel 12¹ angeordneten Säule 18⁴ befestigt | ist. Auf der Säule 18⁴ ist ebenfalls das eine Ende einer zweiten, zweimal rechtwinklig gebogenen elastischen Lamelle 18³ festgehalten, deren anderes Ende durch eine Schraubenfeder 18⁵ mit dem Arm des Hebels 7 verbunden ist, an welchem Arm die Spule 1 befestigt ist. Die beiden Lamellen 18² und 18³ stehen miteinander in Verbindung durch eine an ihren beiden Enden mit Schraubengewinden versehene Stange 18⁶, auf deren Enden achsial verschiebbare konische Stücke 18⁷ geschoben sind, gegen deren kleine Basis die Lamellen durch Daumenmuttern 18⁸ mit konischen Ansätzen gepreßt werden können. Zwischen den Stücken 18' ist eine sehr starke Schraubenfeder 18⁹ um 18⁶ angeordnet. Dank der konischen Form dieser Stücke und der Daumenmutteransätze können die beiden Lamellen sich an ihrer Verbindungsstelle ziemlich frei durchbiegen. Jede derselben weist eine Reihe von Löchern 18¹³ auf, in welche die Stange i8^e nach Belieben hindurchgesteckt werden kann, um die Verbindungsstelle besagter Lamellen zu ändern.

Das Organ 18¹² zur Verbindung. des Hebels 18¹ mit der Lamelle 18² ist durch einen an 18¹ drehbar befestigten Zylinder 18¹⁴ gebildet, in welchem ein Kolben 18¹⁵ sich frei bewegen kann, dessen Stange 18¹⁶ an seinem freien Ende mit 18² verbunden ist. In dieser Stange ist ein Kanal 18¹⁷ vorgesehen, der die beiden Kolbenseiten verbindet und dessen eine Öffnung durch eine über i8¹⁶ geschobene bewegbare Hülse 18¹⁸ mehr oder weniger abgedeckt werden kann.

Die Schieberkammer 13, die Zentrifugalpumpe 10, die Zahnräder 9¹⁸ und 16 und der Kolben 17 sind im Gehäuse 12 untergebracht, welches mit Flüssigkeit gefüllt werden soll; in dessen Deckel 12¹ ist eine Aussparung vorgesehen, in welcher die Antriebsvorrichtung 11 zum Teil angeordnet ist.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform des Regulators ist folgende:

Wenn die Spannung in der Anlage eine normale ist, so nimmt der Hebel 7 die gezeichnete Lage ein, in welcher die Hülse 8¹ die Öffnungen 9⁸ zum Teil deckt. Die durch die Zentrifugalpumpe 10 beförderte Flüssigkeit fließt durch die Öffnungen o.⁶, die Öffnung 9¹⁰, die Öffnungen 9^s sowie das Innere des Zylinders 9¹ und der Hülse 8¹ in das Gehäuse 12 zurück. Der Druck der Flüssigkeit wirkt einerseits auf die obere Fläche der Wand g⁴ und andererseits in entgegengesetzter Richtung auf die . untere Fläche von 9* und auf diejenige des Ringes 9 ^s; der Schieber 9 hätte daher das Bestreben, sich' nach oben zu bewegen, wodurch die Deckung der Öffnungen 9^s vermindert sein würde, da die Hülse 8 ¹ des Steuerungsorgans unbeweglich bleibt. Die Öffnung 9¹⁰ aber hat einen kleineren Durchschnitt als die Öffnungen 9^s, so daß durch die vergrößerte Abdeckung dieser letzteren mehr Flüssigkeit aus dem Raum g⁹ herausfließt als durch 9¹⁰ in denselben hineingelangen kann; dadurch entsteht in 9° eine Druckverminderung, durch welche das Gleichgewicht zwischen den den Schieber 9 in entgegengesetzten Richtungen treibenden Kräften \vieder hergestellt wird, so daß 9 in der gezeichneten Lage bleibt. Dieselbe wird so ausgesucht, daß der Schieber 9 die Kammern 11¹ und 11² der Antriebsvorrichtung 11 durch Deckung der Öffnungen 9¹⁶ und 9¹⁷ abschließt.

Geht die Spule 1 in die Höhe infolge einer Spannungsverminderung in der Anlage, so senkt sich das Steuerungsorgan, und es öffnet die Hülse 8¹ die Öffnungen 9^s mehr. Da nun mehr Flüssigkeit aus dem Raum g⁹ durch diese stärker geöffneten Kanäle 9 ^s herausfließt, als in denselben durch die Öffnung 9*° hineingelangen kann, so entsteht in 9⁹ eine Druckverminderung, infolge welcher der Schieber 9 sich nach unten bewegt. Dabei werden die Öffnungen 9¹⁶ mit der Öffnung 11⁵ und die Öffnungen 9¹⁷ mit der Öffnung 11⁴ in Verbindung gebracht, so daß die Kammer 11² Druckflüssigkeit erhält, während Flüssigkeit aus der Kammer 11¹ in das Gehäuse 12 entweichen kann. Der Kontaktarm 4 bewegt sich also im Sinne der Uhrzeigerbewegung.

Durch die dem Kontaktarm 4 erteilte Drehbewegung wird unter Vermittlung des Zahnrades 18 des gezahnten Sektors 18¹⁰ und des Hebels 18¹ der Zylinder 18¹⁴ rasch nach unten gezogen. Da die- Flüssigkeit in demselben nicht elastisch ist und nicht rasch genug durch den Kanal 18¹⁷ fließen kann, so muß der KoI-ben 18¹⁵ diese Bewegung nach unten auch mitmachen, so daß das freie Ende der elastischen Lamelle 18² und durch die Ansätze 18⁷ sowie die Stange 18⁶ dasjenige der elastischen Lamelle 18³ herabgedrückt werden; dadurch wird die Feder i8⁶ etwas zusammengepreßt, welche die Spule 1 nach unten, d. h. in einer der früheren Bewegung entgegengesetzten Richtung drückt. Wenn also die Bewegung des Armes 1 die nötige Spannungserhöhung nicht sofort veranlaßt, so wird einer Überregelung durch die Rückführungsvorrichtung entgegengearbeitet.

Wenn im Gegenteil die Spule 1 infolge einer Spannungserhöhung in der Anlage vom Elektromagneten 3 stärker angezogen wird, so geht die Hülse 8¹ in die Höhe und drosselt den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Öffnungen 9^s noch mehr. Da jetzt mehr Flüssigkeit in den Raum 9⁹ durch die Öffnung 9¹⁰ hineingelangt, als durch die Öffnungen 9⁸ herausfließen kann, . so steigt der Druck in 9⁹, und es bewegt sich

der Schieber g nach oben. Dabei kommen die Öffnungen o,¹⁶ mit der Öffnung ii⁴ und die Öffnungen 9¹⁷ mit der Öffnung 11⁸ in Verbindung, so daß die Kammer ii¹ der Antriebsvorrichtung 11 Druckflüssigkeit erhält, während Flüssigkeit aus der Kammer ii² entweichen kann; der Kontaktarm 4 dreht sich der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzt, um eine Spannungsverminderung zu veranlassen.

Dadurch aber wird der Zylinder 18¹⁴ gehoben, welcher Bewegung der Kolben ΐ8^1δ folgt, so daß die freien Enden der elastischen Lamellen 18² und 18³ in die Höhe gehen und die Spule 1 etwas gehoben wird, um eine

Überregelung wiederum zu verhüten.

In beiden Fällen werden die Lamellen 18² und 18³ von ihrer Normallage entfernt und daher etwas gespannt, so daß sie auf den Kolben 18¹⁵ einen Druck ausüben, welcher zur Folge hat, daß die Flüssigkeit im Zylinder 18¹⁴ nach und nach durch den Kanal i8^1? von der einen Kolbenseite auf die andere übergeht. Die elastischen Lamellen nehmen also nach einer gewissen Zeit ihre Normallage wieder ein.

Durch Veränderung der Durchlauföffnung des Kanales 18¹⁷ mit Hilfe der Hülse 18¹⁸ hat man es in der Hand, die Zeit zu ändern, nach welcher die Lamellen. ihre Normallage wieder einnehmen. Weiter kann man für eine gegebene Verschiebung nach unten oder nach oben des Verbindungspunktes der Stange 18¹² mit der elastischen Lamelle 18² den Betrag variieren lassen, um welchen die Spule 1 zurückbewegt wird, indem man die Stange 18⁶ in zwei einander- entsprechende Löcher 18¹³ hindurchsteckt, welche mehr oder weniger vom Befestigungspunkte der Lamellen 18² und 18³ an der Säule 18⁴ entfernt sind. Auf diese Weise kann man unter gleichzeitiger Regelung des Kataraktes die Abdrosselung der Regelungsschwingungen bis zur vollständigen Abdämpfung dieser letzteren beliebig einstellen, so daß eine und dieselbe Ausführungsform ohne weiteres für verschiedene Regelungsweisen verwendet werden kann.

Bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform hat das unter dem Einflüsse der zu regelnden Größe stehende Organ bei seinen Bewegungen nur die leichte Hülse 8¹ mitzunehmen; so daß die mit ihm verbundene Masse auf ein Mindestmaß verkleinert ist. Daraus folgt, daß diese Ausführungsform eine sehr hohe Empfindlichkeit besitzt.

Die durch den Regler zu regelnde Größe kann statt einer Spannung eine Stromstärke, eine Leistung usw. sein; je nach dem Falle können das unter dem Einflüsse dieser Größe stehende Organ und das Organ zur Regelung derselben natürlich anders gestaltet werden. Es können auch die Antriebsvorrichtung dieses letzteren Organs und die Pumpe zur Beförderung der Flüssigkeit von den dargestellten und beschriebenen abweichen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: ,

1. Selbsttätig wirkende Vorrichtung zur Regelung elektrischer Größen, bei welcher durch ein unter dem Einflüsse der zu regelnden Größe stehendes Steuerorgan für Druckflüssigkeit die Verstellung eines Regelungsorgans bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan aus einem in bekannter Weise in ständige Umdrehung versetzten und achsial verschiebbaren Schieber (9) besteht, dessen einer Teil einen Differentialkolben bildet, auf dessen Flächen in einer Richtung eine unter konstantem Druck stehende Flüssigkeit und in der anderen Richtung eine Flüssigkeit einwirken, deren Druck durch ein zweites leichtes von der zu regelnden Größe unmittelbar beeinflußtes Steuerorgan (8, 8¹) mittels Drosselung bzw. Freigabe von Durchflußöffnungen überwacht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer aus zwei Flachfedern bestehenden Rückführungsvorrichtung, von denen je ein Ende festgelegt ist und das andere Ende der einen Flachfeder mit dem Regelungsorgan unter Zwischenschaltung eines regel- baren Flüssigkeits- oder Luftkataraktes und das andere Ende der anderen Flachfeder mit dem den Regelungsvorgang einleitenden, von der zu regelnden Größe beeinflußten Organ unter Zwischenschaltung einer Feder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Flachfedern (18² und 18³) durch ein Zug- und Druckglied (18⁶) verbunden sind, dessen Lage in bezug auf den festen Punkt der Enden der Flachfedern verändert werden kann, so daß bei gleichzeitiger Regelung der Durchlauföffnung des Kataraktes die Abdrosselung der Regelungsschwingungen bis zur vollständigen Abdämpfung derselben beliebig eingestellt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.