DE33462C - Elektrisch gesteuertes Drosselventil mit Abschlufs bei Unterbrechung des elektrischen Stromes - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 60: Regulatoren für Kraftmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. Januar 1885 ab.

Der Regulator wird durch einen elektrischen Strom in Thä'tigkeit gesetzt,¹ der einer vom Motor getriebenen dynamo - elektrischen Maschine entnommen wird. Der Regulator besteht aus einem Solenoid, durch dessen Windungen der elektrische Strom fliefst.

In diesem Solenoid befindet sich ein an einer Spiralfeder aufgehängter Kern. Der Kern ist durch eine Stange mit einem Gleichgewichtsventil verbunden, das in der hohlen Stange eines.Kolbens enthalten ist, der sich in einem hydraulischen Cylinder bewegt. An dieser Kolbenstange ist eine Doppelkolbendrosselklappe angehängt, welche den Zuflufs des Dampfes oder der anderen Flüssigkeit zum Motor regelt.

Das Gleichgewichtsventil besteht aus einem Rohr mit zwei Kolben, wie nachfolgend beschrieben wird; man lälst Wasser in die Zwischenräume zwischen diesen Kolben eintreten und das Ventil controlirt den Ein- und Austritt des Wassers in und aus dem Cylinder.

Damit das Ventil sich mit nur wenig Reibung bewegt, ist jeder der Ventilkolben auf ein Paar Scheiben oder Flantschen am cylindrischen Körper des Ventils reducirt. Es kommt daher jeder Kolben nur am unteren und am oberen Rande mit der hohlen Kolbenstange, in welcher er sich bewegt, in Berührung.

Die Drosselklappe, die mit dem hydraulischen Kolben verbunden ist, nimmt die Form eines doppelten Kolbens an, der sich in einem Cylinder bewegt.

Der zum Motor gehende Dampf oder die diesen ersetzende Flüssigkeit tritt durch Oeffnungen in der Wand dieses Cylinders ein und gelangt so in den Zwischenraum zwischen den beiden Theilen des Doppelkolbenventils, von wo aus er durch Oeffnungen in den Kolben entweicht und so durch die offenen Enden des Ventilcylinders in das Dampfrohr oder Zuleitungsrohr des Motors gelangt.

In seiner mittleren Arbeitsstellung deckt der obere Kolben des Drosselventils zum Theil die Kanäle, durch welche der Dampf in den Ventilcylinder eintritt.

Wenn der Strom im Solenoid stärker wird, so geht die Drosselklappe herab, hierdurch werden die Dampfeintrittskanäle mehr verengt. Wenn andererseits der Strom schwächer wird, so wird die Drosselklappe gehoben und die' Dampfeintrittsöffnungen werden weiter geöffnet, wodurch die Geschwindigkeit des Motors erhöht wird. Die Dynamomaschine wird dann mit erhöhter Geschwindigkeit getrieben und die Abnahme des Stromes wird verringert.

Wenn dagegen der Strom in der Leitung vollständig unterbrochen werden,sollte, was im Falle einer Unterbrechung der Leitung geschehen würde, so würden die Oeffnungen, statt weiter geöffnet zu werden, vollständig geschlossen. Es geschieht dies durch den unteren Theil des Doppelkolbens des Drosselventils, der durch das weitere Hinaufgehen des Solenoidkernes und das hierdurch bedingte weitere Emporsteigen des Drosselventils die Oeffnungen im Drosselventilcylinder vollständig verschliefst. Es giebt nur eine Stellung des Drosselventils, bei welcher der Dampf voll zum Motor gelangen kann; geht von dieser Stellung aus das Drosselventil herab, so werden die Oeffnungen durch den oberen Kolben des

Drosselventils theilweise geschlossen, wenn dagegen das. Drosselventil hinaufgeht, so werden die Oeffnungen vom unteren Kolben des Ventils geschlossen.

Fig. ι der Zeichnungen zeigt einen Verticalschnitt des Regulators, Fig. 2 zeigt in gröfserem Mafsstabe einen Verticalschnitt des Kolbens . des hydraulischen Cylinders mit der hohlen Kolbenstange und dem in derselben befindlichen Gleichgewichtscylinder. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Kolbens h durch die radialen Kanäle. Fig. 4 zeigt einen Verticalschnitt des Drosselventils in derjenigen Stellung, welche es annimmt, wenn der Dampf infolge einer Unterbrechung des Stromes durch das Solenoid abgesperrt wird. Fig. 5 zeigt das Drosselventil in seiner mittleren Stellung. Fig. 6 zeigt das Drosselventil in derjenigen Stellung, in welcher es den Dampf absperrt, wenn ein Strom durch die Maschine geht, die Maschine aber zu schnell läuft.

Durch die cylindrische Spule α geht der zu regulirende Strom. Die Spule α steckt auf einem Messingrohr b, das einen Theil des Gestelles des Apparates bildet. Der genauen Einstellung wegen kann die Spule α der Länge nach um ein kurzes Stück auf dem Rohr b verschoben werden; dies bewirkt man durch eine Stellschraube c. Am , oberen Ende des Rohres b befindet - sich ein Deckel c', durch welchen eine Schraubenspindel d¹ hindurchgeht. An der Spindel d' hängt die Spiralfeder d, und durch die Mutter d² kann der Aufhängungspunkt gehoben oder gesenkt werden. Der eiserne Solenoidkern e ist cylindrisch. Die Feder d geht in demselben bis zu einem Haken an dessen unterem Ende herab. Der Stiel des Hakens ist in das geschlossene Ende ,. des Kernes eingeschraubt; eine Stange f ist ■ mit dem Kerne verbunden.

Die Stange f dient zur Aufhängung des hydraulischen Gleichgewichtsventils g. Dieses Ventil befindet sich in der hohlen Stange h^τ des hydraulischen Kolbens h; das obere Ende der hohlen Stange h¹, in welches die Stange f eintritt, dient dazu, das Wasser aus dem hydraulischen Cylinder austreten zu lassen, und wird in bequemer Weise so angeordnet, dafs. das Wasser durch ein an der Düse h² befestigtes biegsames Rohr ablaufen kann.

i ist der hydraulische Cylinder und i¹ ist die Eintrittsöffnung' für das unter Druck befindliche Wasser, welches das Drosselventil in Bewegung setzen soll. Das Wasser geht durch die Seite des Cylinders in den Raum h, der zwischen den beiden Enden des Kolbens h und den Ständer des Cylinders eingeschlossen ist. Von dieser Höhlung aus geht das Wasser durch radiale Kanäle /?⁵/?⁵ (in Fig. 3 und in punktirten Linien in Fig. 2 dargestellt) zur Höhlung g^λ zwischen den beiden Ventilkolben des Ventils g.

g ².und g^s ist der Obere bezw. untere Ventilkolben; jeder derselben besteht, wie man sieht, einfach aus einem Paar von Ringen oder Flantschen auf dem röhrenförmigen Körper des Ventils.

Die Construction des Ventilkolbens in dieser Weise ist wichtig, denn wenn die Kolben von oben bis unten cylindrisch wären, so wäre die Reibung des Ventils bei der Bewegung sehr viel gröfser.

In der Stellung, in welcher das Ventil in den Zeichnungen dargestellt ist, deckt der obere Kolben die Oeffnungen ft⁴ in der Seite der Stange h * und der untere Kolben deckt in ähnlicher Weise die Oeffnungen h^a an der Seite der Stange. Wird das Ventil herabgedrückt, so werden die Oeffnungen \i^A und /1⁶ geöffnet, das Wasser tritt dann aus dem mittleren ' Hohlraum des Ventils durch die Oeffnungen /i⁶ an die obere Seite'des Kolbens und auch von der unteren Seite des Kolbens durch die Oeffnungen /z⁴ und gelangt so zur Austrittsöffnung bei h ². Wird das Ventil g gehoben, so ist die Arbeit dieselbe, nur dafs nun Wasser von dem mittleren Hohlraum des Ventils durch die Oeffnungen h^l an die Unterseite des Cylinders gelangt und an der oberen Seite des Kolbens durch die Löcher h^a in das Austrittsrohr h² gelangt, weshalb sich der Kolben hebt. ■ Nach der Zeichnung sind Löcher durch den Kolben h gegenüber den Löchern /1⁴/1⁶. gebohrt; dieselben haben lediglich den Zweck, das Bohren der Löcher h* h^e durch die' hohle Kolbenstange zu erleichtern. Man könnte, nachdem die Löcher h^l h⁶ gebohrt worden sind , die beiden Löcher im Kolben verschliefsen; doch ist es nun nothwendig, diejenigen zu verschliefsen, die sonst in den ringförmigen Hohlraum /?³ münden würden.

Das Drosselventil nimmt an der Bewegung des Kolbens h Theil, mit dem es durch seine Stange verbunden ist.

Der Cylinder / des Drosselventils ist an den Seiten mit Dampfeintrittsöffnungen I¹ I¹ versehen, durch welche der Kolben zwischen die Oeffnungen k^l k² eintritt. Der Dampf geht durch Oeffnungen in diesen Kolben hindurch und gelangt so zum Kanal m, der zum Motor führt. Der Dampf kann jedoch auch in umgekehrter Richtung streichen, das heifst er kann an den Enden des Drosselventilcylinders eintreten und durch Oeffnungen an dessen Seiten austreten.

Das Ventil ist in der gezeichneten Stellung vollständig geöffnet, und diese Stellung ist höher als die mittlere Arbeitsstellung. Ein Anwachsen des Stromes in der Leitung veranlafst, dafs

der Solenoidkern herabgezogen wird, wodurch die Oeffhung des Drosselventils vermindert wird. In ähnlicher Weise wird, wenn sich das Ventil in der Nähe seiner mittleren Arbeitsstellung befindet,'ein Emporgehen des Solenoidkernes eine Vergrößerung der Oeffnungen zur Folge haben. . Wenn aber der Strom ganz unterbrochen wird, so steigt der Kolben hinreichend hoch, um die Oeffnungen ganz zu verschliefsen.' Der die Dynamomaschine treibende Motor wird demnach vollkommen abgestellt , um eine Beschädigung des Mechanismus zu verhindern, die sonst wahrscheinlich 'stattfinden würde.

Der Regulator ist insbesondere zur Controle von Motoren geeignet, welche dynamoelektrische Maschinen für Beleuchtungszwecke oder dergleichen bethätigen, wo die Kraft des Motors ausschliefslich zur Erzeugung von Elektricität benutzt wird, aber der Regulator kann auch in jenen Fällen verwendet werden, in welchen ein grofser Theil der Kraft des Motors mechanische Arbeit verrichtet, und auch in Fällen, wo die Dynamomaschine klein ist und blos zur Erzeugung eines elektrischen Stromes dient, der den Regulator bethätigt. ■ Unter diesen Umständen wird der Regulator so lange eine constante Ganggeschwindigkeit des Motors erhalten, als der Widerstand in der Leitung des Solenoids unverändert bleibt.

Es ist nicht wesentlich, dafs die Kraft zur Bewegung des Drosselventils einem hydraulischen Cylinder entnommen wird; dieses Ventil kann auch zum Beispiel auf elektrischem Wege durch ein kräftiges Solenoid bewegt werden. Ferner ist nicht wesentlich, dafs der Regulator vertical angeordnet ist, oder dafs seine Theile eine gemeinsame Längenachse haben; dies ist zwar für gewöhnlich bequem, kann aber auch anders gemacht werden. Durch geringfügige Modifikationen kann der Regulator auch so eingerichtet werden, dafs er in der horizontalen Lage arbeitet.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   An solchen Regulatoren für Dampfmaschinen und andere Motoren, bei welchen das Drosselventil des Motors durch einen elektrischen Strom mittelst eines Solenoids, gesteuert und der Strom durch eine vom Motor bewegte Dynamomaschine erzeugt wird, die Anordnung des Drosselventils / als eines aus zwei verbundenen Kolben bestehenden Schiebers mit Eintritt der den Motor treibenden Flüssigkeit (Dampf) zwischen den beiden Kolben in solcher Art, dafs durch den einen Kolben der Zutritt der Flüssigkeit regulirt, durch den anderen Kolben aber ganz abgeschnitten und somit der Motor abgestellt wird, sobald der elektrische Strom durch Zufall unterbrochen werden sollte.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.