DE33490C - Regulator für Kraftmaschinen zum Betriebe dynamoelektrischer Maschinen - Google Patents

Description

I S A--."(V . , Λ

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Diese Erfindung hat Neuerungen an Regulatoren für Dampfmaschinen oder andere Motoren, welche dynamo-elektrische Maschinen treiben, zum Gegenstande.

Um den elektrischen Strom zu Beleuchtungsoder anderen Zwecken zu liefern, ist es häufig bequem, Dynamomaschinen zu verwenden, welche von zwei oder mehr getrennten Dampfmaschinen betrieben werden, die in beträchtlicher Entfernung von einander aufgestellt sein können.

Bis jetzt giebt es keine bequeme und verläfsliche Methode, die Geschwindigkeit von Motoren unter solchen Umständen derart zu controliren, dafs die erforderliche Potentialdifferenz an den Ausgangspunkten der Hauptleiter erhalten wird und dabei jede Dynamomaschine den entsprechenden Arbeitsantheil leistet.

Der Erfinder sucht diese Aufgabe dadurch zu lösen, dafs er in Verbindung mit jedem Motor einen Regulator anwendet, der zwei getrennte Solenoide enthält. Das eine derselben ist mit den Polklemmen der Dynamomaschine verbunden oder mit den beiden Punkten, zwischen welchen eine constante Potentialdifferenz erhalten werden soll; der Strom, der durch dieses Solenoid hindurchgeht, ändert sich mit der Potentialdifferenz an den beiden Polklemmen. Das andere Solenoid schaltet man zwischen die eine Polklemme der Dynamomaschine und den Hauptleiter ein, mit welchem die Dynamomaschine verbunden ist, oder man leitet, wenn der volle Strom zu stark sein sollte, blos einen Theil desselben durch dieses zweite Solenoid, zu welchem Zwecke man den Hauptleiter theilt. Der durch dieses letztere Solenoid hindurchgehende Strom ändert sich sodann mit der von der betreffenden Dynamomaschine geleisteten Arbeit.

Die Kerne dieser Solenoide verbindet man durch einen Hebel und eine Stange oder eine andere gleichwerthige Vorrichtung mit dem Schieber einer Vorrichtung, welche der Erfinder »Relais« nennt (diese ist dem Wesen nach ein Hülfsmotor, in welchem ein Kolben durch den Druck einer Flüssigkeit bewegt wird). Dieses Relais bewegt dann die Drosselklappe oder einen anderen regulirenden Theil der Dampfmaschine oder des Motors.

Die Anordnung ist eine derartige, dafs, so lange sich der erzeugte Strom innerhalb der vorbestimmten. Grenzen befindet, die Regulirung vorzugsweise oder ausschliefslich von jenem Solenoid bewirkt wird, das zwischen den Polklemmen der Dynamomaschine eingeschaltet ist.

Wenn die Potentialdifferenz zwischen diesen Polklemmen zunimmt, wird die Drosselklappe des Motors geschlossen und bei abnehmender Potentialdifferenz geöffnet, so dafs in dem ersten Falle der Gang der Maschine verlangsamt, in letzterem beschleunigt wird.

Während der Motor so in Thätigkeit ist, bringt das andere Solenoid nur wenig oder keine Wirkung hervor und dessen Kern kann durch eine Feder gegen einen Anschlag ge-

drückt werden-; wenn dagegen die von der Dynamomaschine abgegebene Strommenge gröfser oder nahezu so grofs wird, als die Sicherheit es überhaupt gestattet, so wird der Kern dieses Solenoids weiter in dasselbe hineingezogen, wodurch der Hebel oder diejenigen Theile, mittelst welcher dieser Kern mit dem Schieber des durch Flüssigkeitsdruck betriebenen Relais verbunden ist, bewegt werden. Es wird hierdurch die Drosselklappe zum Theil geschlossen und die Maschine aufgehalten, trotzdem dafs die Potentialdifferenz an den Polklemmen der Dynamomaschinen geringer sein kann, als diejenige, für welche das andere Solenoid des Regulators eingestellt wurde.

Statt des durch Flüssigkeitsdruck betriebenen Relais kann man auch ein mit Elektrizität betriebenes Relais anwenden. Dieses besteht aus einem kleinen Elektromotor, der je nach¹ der Richtung des durch ihn hindurchgesandten Stromes in der einen oder in der anderen Richtung läuft. Diesen Motor kuppelt man durch eine Schraube ohne Ende und Zahnrad mit der Drosselklappe des Motors. In Verbindung mit diesem Relais verwendet man einen Stromschliefser, der aus zwei in Wechselbeziehung zu einander stehenden Theilen besteht. Der eine dieser beiden Theile wird durch die Solenoide bewegt oder auch durch ein einziges Solenoid; der andere Theil wird dadurch bewegt, dafs man ihn durch ein Vorgelege mit dem Elektromotor und der Drosselklappe oder einem anderen Theil des Motors verbindet.

Wenn ein Strom von normaler Intensität durch die Spulen des Solenoids hindurchgeht, so nimmt der Theil des Stromschliefsers, der mit dem Solenoid verbunden ist, eine mittlere Stellung zwischen den Contacten des anderen Theiles ein, ohne jedoch auf einem derselben aufzunähen. Eine Bewegung des Solenoids bringt die beiden Theile auf der einen oder der anderen Seite in Berührung mit einander, und der Strom durch den Elektromotor wird geschlossen. Die Bewegung der Drosselklappe oder eines anderen regulirenden Theiles des Motors findet hierauf statt und gleichzeitig eine entsprechende Bewegung des zweiten Theiles des Stromschliefsers, welche ihn in dieselbe Lage gegenüber dem ersten Theil des Stromschliefsers zurückführt, die er zu Anfang der Operation einnahm. Die Richtung, in welcher der Strom durch den Elektromotor hindurchgeht, und somit auch diejenige, in welcher die Drosselklappe bewegt wird (ob sie geöffnet oder geschlossen wird), hängt von der Richtung der Anfangsbewegung des Solenoids und der Grad der Oeffnung oder Schliefsung.von der vom Solenoidkern durchlaufenen Strecke ab. : Der als Relais dienende Elektromotor kann, wie bereits bemerkt, bei Regulatoren mit zwei Solenoiden oder auch · bei solchen mit einem Solenoid benutzt werden.

In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. ι ein Verticalschnitt eines Doppelsolenoidregulators mit hydraulischem Relais, α α sind die Spulen des Solenoids, welche die Pole der dynamoelektrischen Maschine oder zwei andere Punkte einer Schliefsung, zwischen welchen eine constante Potentialdifferenz erhalten werden soll, verbinden. a^l ist der Kern des Solenoids, α¹ die Feder, an welcher derselbe aufgehängt ist. b b ist das andere Solenoid, das den Strom von einem Pol der Dynamomaschine zum Hauptleiter führt; b¹ ist der Kern dieses Solenoids und b'² dessen Feder. Die Aufwärtsbewegung der Kernes b¹ wird durch einen Anschlag b^x beschränkt.

Die Feder dieses Solenoids ist so. eingerichtet, dafs sie erst dann nachgiebt, wenn der-durch ihre Spulen fliefsende Strom beinahe die Stärke erreicht hat, auf welcher man ihn erhalten will. c ist ein Flebel, der die Kerne a¹ und b^l verbindet; an diesem Hebel ist vermittelst der Stange d ein Schieber e aufgehängt, der ein leichtes Rohr mit vier darauf befindlichen Ringen e¹ bildet, die wohl in die röhrenförmige Kolbenstange/ hineinpassen, aber doch leicht darin beweglich sind, g ist ein Kolben auf der Stange/, der sich im Cylinder h bewegt.. Die Stange/ geht durch Stopfbüchsen an den Cylinderenden hindurch.

i ist ein Rohr, durch welches Wasser von einem Hauptleitungsrohr oder von einer höher gestellten Cysterne in den Raum g^l. um den Kolben zugeleitet wird und durch in den Kolben gebohrte Löcher in den Raum e² zwischen den Ringen e¹ des oberen und unteren Paares gelangt, f¹ und /² sind die oberen und unteren Oeffnungen in der Seite der hohlen Kolbenstange/.

Wenn sich der Schieber in seiner normalen Lage befindet, so stehen diese Oeffnungen nicht in Verbindung mit dem Raum e² des Schiebers. Wenn aber dagegen der Schieber aus seiner normalen Lage verschoben wird, so empfängt die eine oder die andere dieser beiden Oeffnungen Wasser von diesem Räume und führt es in den Cylinder h an das eine oder andere Ende desselben, und der vom Wasser ausgeübte Druck bewegt den Kolben g. Die anderen Oeffnungen werden .gleichzeitig geöffnet, so dafs der Abflufs des Wassers aus dem Cylinder stattfinden kann; das Wasse-r steigt nämlich in der hohlen Kolbenstange / auf und läuft bei /' frei ab.

A:¹ ist eine Stange, welche die hohle Stange/, in welcher sich die Oeffnungen/¹ und /² befinden, mit der Doppelringdrossel / verbindet. Die Drossel I bewegt sich in einem Cylinder m. Der Dampf oder die Flüssigkeit, welche dert

die dynamo-elektrische Maschine treibenden Motor in Thätigkeit setzt, tritt bei η ein und geht nach einwärts durch die Oeffnungen m¹ in den Seiten des Cylinders in den Kanal o,-der zur Maschine führt, oder es kann der Dampf auch in entgegengesetzter Richtung strömen. . . .

Wie man sieht, bewirkt die Abwärtsbewegung jedes der beiden Solenoidkerne eine Abwärtsbewegung des Schiebers e und diese bewirkt wieder eine Abwärtsbewegung des Kolbens g, welche so lange andauert, bis die normale relative Lage des Schiebers e und der Oeffnungen/¹ und/² wieder hergestellt ist. Die abwärts gerichtete Bewegung des Kolbens verschliefst nach und nach die Dampfwege m¹ und bringt die Maschine zum Stillstande. Andererseits bewirkt eine aufwärts gerichtete Bewegung des Solenoidkernes a¹ eine ähnliche Bewegung der Drossel, und die Maschine erhält mehr Dampf, insofern die aufwärts gerichtete Bewegung nicht Ubermäfsig grofs ist, wie z. B. dann, wenn die Leitung unterbrochen wird. In einem solchen Falle wird der Dampf von der Maschine vollständig abgesperrt, indem die Dampfwege vom unteren Ring der Drossel / geschlossen werden.

Es ist nicht unbedingt nothwendig, dafs der Schieber e und die beiden Oeffnungen/¹ und/² beweglich seien; die Oeffnungen f¹ und /² der röhrenförmigen Kolbenstange / können beide stillstehen und der Schieber e kann gleich einem Hebel beweglich sein, so dafs er von der Drossel oder einem mit derselben verbundenen Theil eine Bewegung erhält, die derjenigen entgegengesetzt gerichtet ist, welche er vom Solenoid erhält. Das Relais kann auch die Drossel durch Zwischenmechanismus direct bewegen, wie dies in der Zeichnung angenommen wurde. Dies ist in manchen Fällen und namentlich dann bequem, wenn die Drossel eine lange Bewegung zu machen hat.

Fig. 2 zeigt einen Doppelsolenoidregulator mit einem Elektromotor als Relais.

Die Anordnung der Solenoide ist dieselbe, wie die vorstehend beschriebene. Ein Stromschliefser E mit Contactstücken E¹ E¹ nimmt nunmehr die Stelle des Schiebers e ein und die oberen und die unteren Contacte F¹ und F'² nehmen die Stelle der Oeffnungen/¹ und /² ein. .

Die Contacte F¹ und F² werden von der Schraubenspindel K getragen, auf welcher sich auch die Drossel befindet. Die Theile E¹E¹ und jF¹ und F'² sind in der Zeichnung in ihrer normalen Lage gezeichnet, d. h. sie stehen mit einander nicht in Berührung, und der Apparat befindet sich in Ruhe. P ist ein Zahnrad, das als Mutter auf der Schraubenspindel K sitzt, und da dieses Rad in festen Lagern ruht, so erhält die Schraubenspindel eine Bewegung in ihrer Längenrichtung, sobald das Rad gedreht wird. '

Q. ist eine Schraube ohne Ende auf der Welle eines Elektromotors, die mit dem Zahnrad P in Eingriff steht. Dieser Motor ist so construirt, dafs er in Bewegung kommt, sobald ein Strom durch seine Bewickelung geht, und dafs die Richtung, in welcher er sich bewegt, von der Richtung des Stromes abhängt. R R sind die Commutatorbürsten des Elektromotors, jede derselben ist mit einem oberen Contact F¹ und mit einem unteren Contact F^z verbunden, + ^ur>d — sind die beiden Hauptleiter, die mit den Stücken E^l E ^! des Stromschliefsers" verbunden sind.

Das Resultat dieser Anordnung ist dasselbe, wie das der vorhergehenden, nämlich das, dafs die Drosselklappe eine Bewegung erhält, die der des Solenoidkernes proportional ist. Eine gleiche Anordnung verwendet man bei einem Relais in Gestalt eines Elektromotors und bei Benutzung eines einzigen Solenoids.

Es wäre zu bemerken, dafs Elektromotoren schon früher verwendet wurden, um Drosselklappen und ähnlichen Theilen Bewegung mitzutheilen, diese waren jedoch nicht so mit einem Solenoid verbunden, dafs die Bewegung des Solenoids eine proportionale Bewegung des Elektromotors und der Regulirvorrichtung der Maschine hervorruft.

Es wurde vorstehend ein Regulator zur Regulirung der Geschwindigkeit einer dynamoelektrischen Maschine beschrieben. Wenn aber der Motor zwei oder mehr dynamo-elektrische Maschinen treibt, so kann man durch das Solenoid b den ganzen oder einen Theil des von der Gruppe dynamo-elektrischer Maschinen gelieferten Stromes hindurchleiten.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   , i. Zur Verhütung eines zu starken Stromes bei Regulirungsvorrichtungen mit Solenoiden für constante Klemmenspannung die Verbindung des eigentlichen regulirenden dünndrähtigen Solenoids in Nebenschlufs zwischen auf constanter Potentialdifferenz zu haltenden Stellen mit einem zweiten im Hauptstrom liegenden Solenoide in der Weise, dafs die Ankerkerne beider Solenoide durch eine an jedem derselben drehbar gelagerte Stange verbunden sind, welche die Regulirungsmechanismen (Verschiebungsvorrichtungen für die Drosselklappe u. s. f.) verstellt, und dafs durch eine genügend starke Gegenkraft der Kern des im Hauptstrom liegenden Solenoids erst dann vom Strom bewegt werden kann, wenn letzterer die zulässige Gröfse übersteigt.
2. 2. Bei einem elektrischen Regulator die Combination eines Solenoids, eines mit der

   Drosselklappe oder einem anderen regulirenden Theil des Motors durch ein Vorgelege verbundenen Elektromotors und eines zweitheiligen Stromschliefsers, von dem ein Theil durch das Solenoid, der andere durch den Elektromotor bewegt wird, wobei das Ganze so angeordnet ist, dafs die Thätigkeit des Elektromotors und elektrischen Relais von der Störung der normalen relativen Lage der beiden Theile des Stromschliefsers durch die Bewegung des mit dem Solenoid verbundenen Theiles abhängt und dafs so eine Bewegung des Elektromotors zu Stande gebracht wird, welche die normale relative Lage der beiden Theile des Stromschliefsers wieder herstellt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.