DE236227C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 60. GRUPPE

JOHN PEARSON in SOMERSET, V. St. A.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Mai 1908 ab.

Die Erfindung

ist in erster Linie dazu bestimmt, die Anforderungen für eine wirfür für

kungsvolle Geschwindigkeitsregulierung
Wassermotoren aller Art, im besonderen
Wasserräder, zu erfüllen.

Um die Kraft des Motors selbst zum Verstellen der Schütze oder Steuerung zu benutzen, gebraucht man im allgemeinen ein umkehrbares, sogenanntes Differential- oder Dynamometergetriebe, das mittels einer Reibungsvorrichtung durch vom Wasserrad angetriebene Zentrifugalkugeln in oder außer Eingriff gebracht wird.

Um die Mängel schwerer Gewichte der Zentrifugalregulatoren zu vermeiden, verwendet die Erfindung leichte, kleine Kugeln oder Gewichte, die in ihrer Bewegung viel rascher wirken und dem geringsten Schwanken des Motors sofort nachkommen, so daß die Bewegungen der Schütze den Schwankungen des Motors rascher folgen wie bisher. Durch Einfügen eines eigenartigen Relais zur Steuerung des Getriebes und durch die Wirkung und die besondere Anordnung eines an sich

bekannten Dämpferzylinders als»Gegendurchgehvorrichtung« werden gegenüber den bisher bekannten indirekten Reglern durch den neuen Regler _: besondere Vorteile erzielt, die im wesentlichen in der Kombination von zum Teil bekannten Anordnungen besteht, durch die eine bedeutende Kraftersparnis und eine schärfere Steuerung in kleinen Grenzen erzielt wird. ·

Auf beiliegender Zeichnung ist die Erfindung an der Hand eines Wasserrades dargestellt.

Fig. ι ist eine schematische Ansicht und zeigt den neuen Geschwindigkeitsregler auf eine Turbine bekannter Konstruktion angewendet.

Fig. 2 ist eine Einzelansicht, teilweise im Vertikalschnitt, und zeigt im größeren Maßstabe die sogenannte Gegendurchgehvorrichtung in der Form eines Dämpfzylinders und Kolbens. Letzterer ist zwischen einen Teil für die Bewegung der Schütze -geschaltet und mit einigen der primären Kontakthalter des elektrischen Relais in Verbindung.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des sogenannten Relaisbetätigers in etwas größerem Maßstäbe als Fig. 1 und gibt insbesondere auch die von dem Wasserrad aus angetriebenen Reg'lerkug'eln oder Gewichte an.

Das verwendete Wasserrad, welches bei dem gewählten Ausführuügsbeispiel verwendet wird, ist bekannter Konstruktion, und soweit seine Teile hier in Betracht kommen, besteht es aus einem Gehäuse 1 mit Einlaß 2 und Auslaß 3 ; das Wasserrad 4 ist auf der Hauptwelle 5 befestigt. Die Schütze oder das Ventil 6 ist durch ein Zahnradsegment 6^a und Zahnrad J^a mit der Schützenwelle 7 verbunden, mit deren Hilfe sie derart gedreht wird, daß sie in der einen Richtung den Einlaßkanal öffnet und in ₍der anderen Richtung den Einlaßkanal schließt.

Die Hauptwelle 5 trägt ein Zahnrad 8 und ein größeres Zahnrad 9; auf der Schützenwelle 7 ist ein Zahnrad 10 befestigt. Die von dem Wasserrad erzeugte Kraft wird von der Hauptwelle durch Riemenscheiben oder andere hier nicht bezeichnete Vorrichtungen abgenommen.

Die von dem Wasserrad erzeugte Kraft wird aber auch nutzbar gemacht, um die Schütze 6 zu bewegen, und zu diesem Zwecke ist die Welle 5 mit der Welle 7 durch ein umkehrbares Differentialgetriebe verbunden. Letzteres besteht in der Hauptsache aus mehreren Kegelrädern, die im gleichen Sinne sich drehen, aber je nach ihrer Aktivbeteiligung die zu ihnen gehörige Welle 11 in umgekehrter Richtung beeinflussen und so auf die Schützenstellvorrichtung verschieden einwirken. Dieses Differentialschützenbetätigungsgetriebe wirkt folgendermaßen :

Wenn die Bremse 28 des Getriebes in ihrer mittleren Stellung verharrt, so rotieren die Kupplungsscheiben 23 und 27 frei in entgegengesetzter Richtung. Je nach Erregung des Magneten 32 wird die als Anker ausgebildete Kupplungsscheibe 28 nach links oder rechts angezogen, legt sich gegen die Scheibe 23 oder 27 und ruft so verschiedene Bewegung der Schützenverstellung hervor.

Der elektrische Strom wird einer Stromquelle 33 beliebiger Bauart entnommen.

Der Eingriff der Primärkontakte des elektrischen Relais wird durch einen Zentrifugalregler gesteuert, welcher von dem Wasserrad 4 angetrieben wird, so daß also seine Geschwindigkeit von dem Wasserrad abhängt.

Dieser Zentrifugalregler (Fig. 1 und 3) .- enthält als Träger der Schwungkugeln 34 federnde Stangen 34°, welche die Nabe eines Zahnrades 35 mit einer Muffe 36 verbinden. Durch dieses Zahnrad 35 und die Muffe 36 geht die vertikale Welle 37 hindurch. Das Zahnrad 35 ist in einem festen Lager 38 drehbar gelagert, so daß es gegen jede Seitenbewegung gesichert ist. Die Welle 37 kann sich frei durch das Zahnrad 35 hindurch bewegen, besitzt jedoch feste Anschläge 39, so daß sie sich vertikal mit der Muffe 36 unter der Wirkung der von den Kugeln 34 ausgeübten Zentrifugalbewegung bewegen muß. Das Zahnrades greift in ein anderes konisches Zahnrad 40 ein, welches auf einer Welle 41 befestigt ist. Diese Welle 41 ist in passenden, nicht gezeichneten Lagern drehbar gelagert und mit einer Riemscheibe 42 ausgestattet. Über diese läuft ein Riemen 43, der andererseits über eine Riemscheibe 44 auf der Wasserradwelle 5 läuft, so daß die die Kugeln tragende Welle von dem Wasserrad angetrieben wird. Das untere Ende der vertikal beweglichen, nicht rotierenden Welle 37 ist drehbar mit eiiiem schwingenden Kontaktträger 45 verbunden. Mit letzterem ist ferner der Kolben eines Dämpfzylinders 46, 47 verbunden. Der Kontakthebel 45 besitzt ein elektrisch isoliertes freies Ende 45^ft, das durch einen Draht a, m mit dem Generator 33 verbunden ist. Dieses Hebelende 45° bildet einen der drei Primärkontakte des elektrischen Relais. 48 und 49 geben. Kontakte tragende Hebel oder Halter an, welche bei 50 drehbar gelagert sind. Diese Kontakthalter sind nachgiebig durch eine schwache Spiralfeder 51 miteinander verbunden, welche beide gegen einen festen zwischen ihnen liegenden Anschlag 52 pießt. Der untere Kontakthalter 49 ist durch ein Gewicht 53 ausgeglichen.

Bei der in ihrer Art schon bekannten Dämpfvorrichtung bedeutet 54 einen Dämpfzylinder, der durch eine Spindel 55 fest mit dem oberen Ende der Zahnstange 13 verbunden ist. In dem Dämpfzylinder befindet sich ein Kolben 56, dessen Stange 57 an ihrem oberen Ende mit Nasen oder seitlichen Vorsprüngen 58 ausgestattet ist, von denen die eine mit der unteren Seite des oberen Kontakthalters 48 und die andere mit der oberen Seite des unteren Kontakthalters 49 in Berührung ist. Das Gewicht 53 muß schwer genug sein, um nicht nur den Kontakthalter 49, sondern auch den Kolben 56 und seine Spindel auszugleichen. Bei dieser Anordnung wird der Kontakthalter 48 gehoben, wenn die Kolbenstange 57 aufwärts, und gesenkt, wenn diese abwärts schwingt.

Der Dämpfer ist eine Ölbremse bekannter Art, in der sich ein Röhrenventil 59 mit Schlitzen 62 befindet, durch welche die Flüssigkeit nach der anderen Seite des Kolbens 56 übertreten kann, bis Mittelstellung erreicht ist. Durch die Wirkung dieses Dämpfers wird die A^erstellbewegung erheblich gemindert, und es werden somit Stöße oder Überregulierung verhindert.

Die Wicklungen b, c sind durch die Drähte d, f, k, m an den Generator 33 angeschlossen und umgeben den oberen Teil der Kerne η und 0, während um den unteren Teil dieser Kerne die anderen Wicklungen p und g gelegt sind. Diese Windungen p und g laufen umgekehrt zu den Windungen der Spulen b und c; ihre oberen Enden sind durch einen Draht r mit Draht k verbunden. Die untere Klemme der Spule p ist mit einem Kontakt t verbunden, welcher isoliert von dem freien Ende des Kontakthalters 48 getragen wird. Die untere Klemme der Spule g ist durch einen Draht u mit dem gleichfalls isolierten Kontakt ν verbunden, welcher von dem freien Ende des Kontakthalters 49 getragen wird.

Bei dieser Anordnung muß bei einer Aufwärtsbewegung des Hebels oder Kontakthal-

ters 45 der zwischenliegende Kontakt 45" mit dem oberen primären Kontakt t in Berührung kommen, während eine Bewegung des Hebels oder Halters nach unten eine Berührung des Kontaktes 4$^a mit dem unteren primären Kontakt ν zur Folge haben muß.

Der Sekundärstromkreis wirkt durch die Sekundärmagnete 32, die durch w und k mit dem Generator 33 in Verbindung stehen.

Demnach besteht der Primärstromkreis aus den Teilen 45^tt, t, v, a, u, s, g, n, während der Sekundärstromkreis sich aus A, H, B, J, F, E, h, 32, w, b, e zusammensetzt. Zur besseren Wirkung sind noch Kondensatoren M und N angeordnet.

Diese Vorrichtungen arbeiten nun wie folgt: " · ■

Wenn das Wasserrad mit der im voraus bestimmten und gewünschten Geschwindigkeit läuft, so wird der Kontaktträger 45 in seiner mittleren Lage sein, so daß die drei primären Kontakte 45®, t und ν außer Eingriff gehalten werden. Die Bremse 28 wird in ihrer mittleren Stellung gehalten, in der sie mit keiner der beiden rotierenden Scheiben 23 und 27 in Eingriff ist.

Wenn die Geschwindigkeit des Wasserrades über die zulässige Geschwindigkeit steigt, so schwingt der Kontakthalter 45 nach unten.

Hierdurch wird der Kontakt 45®, ν geschlossen, so daß der elektrische Strom durch . die Spule g fließt. Hierdurch wird die Spule c neutralisiert und der Kern 0 entmagnetisiert, so daß die Feder G den Ankerhebel E anzieht.

Wenn aber der Anker E auf diese Weise durch seine Feder gehoben wird, so wird der Stromkreis zwischen den Kontakten A und H geschlossen, und es muß somit der elektrische Strom von dem Generator 33 durch die rechts liegenden, die Bremse betätigenden Spulen 32 durch die Drähte k, w, h, D und m fließen, so daß die Bremse nach rechts gezogen und die Schütze 6 ihrer Verschlußstellung genähert wird.

Eine Überreglung wird durch die Dämpfvorrichtung 54, 56 verhindert. Der Dämpf zylinder 54 ist mit der Zahnstange 13 verbunden und bewegt sich mit dieser nach unten, wenn die Schütze sich auf Schlußstellung bewegt. Dieses Nachuntengehen des Dämpfzylinders 54 bringt auch den Kolben 56 und seine Stange 57 nach unten und bewirkt, daß der untere Teil 58 den Kontakthalter 49 nach unten bewegt, so daß der Kontakt ν von dem mittleren Kontakt 45⁰ abgeht, ehe die Schütze 6 zu weit bewegt werden kann. Wenn somit der Stromkreis auf diese Weise zwischen den genannten Kontaktgliedern und 45 unterbrochen ist, so wird die Spule g stromlos gemacht. Die Spule c zieht den Anker E nach unten und unterbricht den Stromkreis zwischen den Kontakten A und H₁ was wiederum zur Folge hat, daß der rechts liegende Sekundärmagnet 32 entmagnetisiert wird. Die Bremse 28 wird in ihre mittlere Lage durch die Zentriervorrichtung 30 und 31 gebracht. Eine weitere Bewegung der Zahnstange 13, der Schütze und des Dämpfers 54, 56 ist also verhindert.

Wenn die Geschwindigkeit des Wasserrades unter die zulässige Größe fällt, so findet die Regelung in entgegengesetztem Sinne statt.

Wenn der Kontakt t, durch die Bewegung der Zahnstange 13 -veranlaßt, zu weit nach oben von seiner normalen Stellung bewegt werden sollte, so müßte der Kolben 56 über die Scheidewand 61 des Röhrenventils hinweggehen, und das Öl oder die sonstige Flüssigkeit in dem Dämpfzylinder müßte dann durch den oberen Schlitz 62 fließen, so daß der Kolben freier und rascher in seine normale Stellung zurückgehen könnte, d.h. zu einer Stellung, in welcher der Kontakthalter 48 gegen den Anschlag 52 treffen müßte.

■ Es ist auf diese Weise ersichtlich, daß die Dämpfvorrichtung sich selbst den verschiedenen Stellungen der Zahnstange 13 entsprechend einstellt und infolgedessen der Stellung der Schütze 6 Rechnung trägt.

Claims (1)

1. Patent- Anspruch:

   Geschwindigkeits- oder Kraftregler für Wasserkraftmotoren mit einem durch Fliehkraftregler gesteuerten elektrischen Relais, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Schütze verstellender Schieber (13) durch einen Dämpfer (54) unmittelbar auf die Relaiskontakte am Fliehkraftregler einwirkt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.