DE337008C - Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahlen fuer ein aus Kraftmaschine als Primaer- und Fluessigkeits-Zwischengetriebe als Sekundaermaschine bestehendes Maschinen-Aggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung· behandelt eine Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahlen für ein aus einer Kraftmaschine und Flüssigkeits-Zwischengetriebe bestehendes Maschinen-Aggregat.

Die Kraftmaschine kann eine Dampf-, Wasser-, Gas- oder Ölmaschine sein. Das Flüssigkeitsgetriebe stellt eine unstarre Verbindung zwischen Primär- und Sekundärwelle her.

Fig. ι dler Zeichnung stellt die Gesamtanordnung eines solchen Maschinen-Aggregates dar,

Fig. 2 die Anordnung der Regelungsvorrichtung im Schema für ein nicht umsteuerbares Getriebe mit nur einer Geschwindigkeitsstufe und für einen durch den Regler begrenzten Bereich der Drehzahl.

Fig. 3 die Anordnung der Regelungsvorrichtung im Schema für ein umsteuerbares Getriebe mit direi Geschwindigkeitsstufen und für einen durch d'en Regler begrenzten Bereich der Drehzahl,

Fig. 7 die Anordnung einer vereinfachten Regelungsvorrichtung.

Fig¹· 4. 5» 6 ^und> 8 stellen Einzelheiten dar.

Als Beispiel für die Erläuterungen ist ein Maschinen-Aggregat gewählt, welches aus einem Dieselmotor und einem Flüssigkeitsgetriebe »System Lentz« besteht Als Anwendungsgebiet für diese Erfindung kommen Lokomotiven und sonstige Landfahrzeuge in Betracht, die durch eine Kraftmaschine mit Flüssigkeitsgetriebe angetrieben werden. Als Grundlage für die nachfolgenden Untersuchungen sind daher die dem Lokomotivbetrieb eigenen Verhältnisse gegeben.

A ist der Dieselmotor, P die in der Verlängerung der Kurbelwelle liegende Primärwelle, 6" die Sekundär welle, von welcher Arbeit nach außen abgegeben wird; B₁ ist das Primärflüssigkeitsgetriebe, B₂ das Sekundärgetriebe; Z₁ ist die Primärhilfszahnradpumpe, Z₂ die Sekundärhilfszahnradpumpe, D ein Dämpferorgan, R ein Beharrungsdrehzahlregler, dessen Drehzahl in sehr weiten Grenzen durch Verschiebung des ReglerfedJeraufhängepunktes verstellt werden kann, C der Reglerzylinder, B eine normale Brennstoffpumpe für den Dieselmotor, F eine ölpumpe, deren Fördermenge in der gleichen Weise wie bei der Brennstoffpumpe B durch! ein gesteuertes Saugventil mit längerer Öffnungsdauer bei kleiner und kürzerer öfftiungsdauer bei größerer Füllung geregelt wird, G der Schwimmerzylinder, U der Umsteuerhebel, H der Geschwihdigkeitsstufenschalthebel, J das Umdrehungshandrege'lventil.

Die Regelung· wirkt in der Weise, daß eine direkte Beeinflussung des Dieselmotors durch den Maschinisten nicht nötig ist, d. h. der Dieselmotor ist vollkommen! abhängig von den Betriebsverhältnissen des Flüssigkeitsgetriebes. Die Regelung wirkt selbsttätig wie folgt:

i. Im Leerlauf des Primärgetriebes stellt sie die niedrigste Betriebsdrehzahl dies Dieselmotors ein und hält sie konstant.

2. Bei Arbeitsleistung des Sekund'ärgetriebes steigert sie die Primärdrehzahl im Verhältnis des zwischen Primär- und Sekundärgetriebe eingestellten Übersetzungsverhältnisses, so daß letzteres stets innerhalb einer eingestellten Geschwindigkeitsstufe tatsächlich konstant bleibt bis zu der höchsten PrimärdrehzaM.

3. Bei Umschaltung auf eine neue Stufe schaltet sie die dem neuen Übersetzungsverhältnis entsprechende PrimärdrehzaM ein und fährt fort wie unter 2.

4. Sie verhindert die Überschreitung einer Höchst- und die Unterschreitung einer Min-

¹S destdrehzahl.

5. Sie ermöglicht eine Feinregelung der Drehzahl mittels Regelventils, wobei die Primär- und Sekundärdrehzahl stets mit dem richtigen Übersetzungsverhältnis mit günstigstem Wirkungsgrad arbeiten.

T)ie Hilfspumpe Z₁ ist starr mit der Welle P des Primärgetriebes bzw. des Dieselmotors, die Hilfspumpe Z₂ ebenso mit der Sekundärwelle J? gekuppelt. Der Regler R hält die Umdrehzähl M₁ innerhalb einer bestimmten Gleichförmigkeit konstant bei jeder Stellung des Kolbens C₁, d. h., jeder Stellung von C₁ entspricht, eine bestimmte Umdrehzahl % des Dieselmotors A. Eine Verstellung des Kolbens C₁ nach oben entspricht höherer, nach unten kleinerer Umdfehzahl; des Dieselmotors. Die obere Totlage des Kolbens C₁ entspricht der höchsten, die untere der niedrigsten Umdrehzahl M₁ bzw. der Leeriaufdrehzahl des Dieselmotors.

Der Dämpfer D verhindert, daß bei kleinen und nur kurze Zeit andauernden Veränderungen der Umdfehzahl n₂ eine Verstellung des Kolbens C₁ stattfindet, indem der Dämpferkolben D₁ Drückunterschiede in der Sauglind Druckleitung α bzw. b bis zu einem gewissen Grade ausgleicht. Die Empfindlichkeit - der Regulierung kann durch Drehen der Schraube D₂ verändert werden. Die beiden mit Welle P bzw. S direkt gekuppelten Zahnradpumpen Z₁ und Z₂ sind so berechnet, daß ihre Fördervolumen während ■ einer Umdrehung genau dem Übersetzungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwelle entsprechen, d. h. wenn die Wellen P und 6" mit den richtigen Umdrehzahlen kufen, müssen die Zahnradpumpen Z₁ undi Z₂ in der gleichen Zeit je das gleiche Ölvolumen j fördern. Die Ölpumpen Z₁ und Z₂ mit Dämp- ; fer D, G und allen zugehörigen Leitungen ' sind stets vollkommen mit öl ausgefüllt. ' Die Regelung im Betriebe (Fig. 2) ge- '-'- schicht in folgender Weise.

i. Es wird angenommen, daß die Umdrehzahl M₂ der Sekundärwelle 6* durch äußere Widerstände verzögert wird; es tritt dann folgendes ein: PumpeZ₂ läuft langsamer und entspricht mit ihrer Umdrehzahl n₂ nicht mehr dem Übersetzungsverhältnis zwischen Welle P und 6¹. Die Fördermenge von Pumpe Z₂ ist kleiner geworden, während die von PUmPeZ₁ zunächst noch unverändert groß geblieben ist. In Leitung α entsteht Über-, in b Unterdruck. Der Dämpferkolben D₁ bewegt sich nach unten und gibt dem Regler R Zeit, eine größere Brennstofffüllung an der Brennstoffpumpe E einzustellen. Ist letzteres möglich, d. h. hat der Motor seine Höchstleistung bei der betreffenden Umdrehzahl noch nicht überschrittem, dann ^! tritt der Beharrungszustand, dl h. das rich- ; tige Übersetzungsverhältnis wieder ei», bevor der Kolben· D den Anschlag unten an D₂ er-' reicht hat.

Ist jedoch eine weitere Steigerung der . Brennstoffüllung nicht möglich, dann legt sich , der Kolben D₁ gegen den Anschlag D₂ unten ' an und¹ der Druckunterschied zwischen Leitung α und b bleibt bestehen. Der Überdruck ι in Leitung α drückt den Kolben G₁ nach ! unten, wodurch eine größere Ölförderung in Pumpe F durch längeres Offenhalten des Saugventils F₁ eintritt. Der Druck des Öles, welches einem Drosselquerschnitt in dem Feinregulierventii 7 durchströmen muß, wird größer und 'bewegt den Reglerkolben C₁ nach unten, wodurch eine Ermäßigung der Umdrehzahl durch die bei Ölmaschinen bekannte Einwirkung auf die Brennstoffpumpe E durch das Reguliergestänge eintritt. Der Beharrungszustand ist erst wieder hergestellt, wenn die Wellen P und 6* entsprechend dem richtigen Übersetzungsverhältnis laufen·.

2. Es wird angenommen, daß die Sekundärwelle S stehen bleibt; der Vorgang deckt sich genau mit dem oben geschilderten, jedoch tritt der Beharrungszustand erst ein, wenn sich Kolben C₁ in der unteren Totlage, d. h.

in der Leerlaufstellung des Dieselmotors in der kleinsten Drehzahl befindet.

3. Es wird¹ angenommen, daß die Sekundärwelle 5" beschleunigt wirdi. Pumpe Z₂ läuft dann mit Bezug auf das ÜbersetzuEgsverhältnis zu schnell und will mehr Öl fördern. In Leitung α entsteht Unterdruck, in b Überdruck. Kolben G₁ bewegt sich nach oben. Pumpe F fördert weniger öl. Der Öldruck im Regelzylinder C wird kleiner. Kolben C₁ bewegt sich nach oben. Die Umdrehzahl M₁ steigt so lange, bis das Ubersetzungsverhält-

nis — bzw. bis die Höchstdrehzahl mit der

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oberen Totlage des Kolbens C₁ erreicht ist.

4. Es wird angenommen, daß eine Regelung von Hand erfolgen soll. Ein Zudrehen des Handrades am Drosselorgan] 7 bewirkt em Ansteigen des Öldruckes im Zylinder C bzw.

ein Sinken der Umdrehzahlen M₁ und M₂, ein Aufdrehen des Handrades ein Steigen der Umdrehungszahlen.

5. Es wird angenommen, daß ein Umschalten auf eine andere Geschwindigkeitsstufe (Fig. ι und 4 der Zeichnung) erfolgensoll. Die Umschaltvorrichtung der Regulierung ist mit derjenigen für das Zwischengetriebe B₁ verblockt. Wenn durch den Drehschieber H₁ nur das Zahnrad H₃ Öl erhält, ist die kleinste Geschwindigkeitsstufe, wenn nur Ji₂, die mittlere Geschwindigkeitsstufe, wenn H₂ UmIdH₃, die größte Geschwindigkeitsstufe eingeschaltet.

Während die Fördermenge pro Umdrehung bei Zahnradpumpe Z₂ stets konstant ist, entspricht bei Pumpe Z₁ jeder Stufe eine Fördermenge pro Umdrehung, welche zu derjenigen von Pumpe Z₂ in umgekehrtem Verhältnis der

Umdrehzahlen — von Welle P und 5 bzw. der "1

entsprechend gekuppelten Pumpen Z₁ undi Z₂ steht.

Nach Vornahme der Umschaltung bewegt sich der Regler gemäß den unter 1 und 5 beschriebenen Bedingungen in seine neue Stellung, bis % und M₂ dem Übersetzungsverhältnis entsprechen.

6. Es wird angenommen, daß ein Umsteuern des Sekundärgetriebes (Fig. 3) erfolgen soll. Die Umsteuerung der Regelungsvorrichtung ist derart mit derjenigen des Getriebes verblockt, daß beim Umsteuern durch Verstellen der Umsteuerhähne U₁ und U₂ ein Vertauschen der Saug- und Druckleitung stattfindet (Fig. 5 und 6).

In Fig. 7 ist eine Regelung dieser Art dargestellt, welche ■ in ihrer Wirkung einfacher, aber keine empfindliche· Beharrungsregelung ist und keine Begrenzung der Umdrehzahlen nach' oben und unten' durch den Regler bewerkstelligt. Das von dien beiden Zahnradpumpen im Kreislauf bewegte Öl wirkt mit seinen durch Abweichung von der richtigen dem Übersetzungsverhältnis entsprechenden Drehzahl bewirkten Druckunterschieden in Leitung α und b unmittelbar auf das Saugventil der Brennstoffpumpe, und zwar wie folgt: Wenn die Sekundärwelle 6* bzw. Pumpe Z₂ in der Umdrehzahl zurückbleibt, fördert Pumpe Z₂ weniger Öl wie Pumpe Z₁, da Z₁ mit der bisherigen Umdrehzahl weiterläuft. Dieser Zustand ergibt in Leitung α einen Überdruck, in b einen Unterdruck, da sich das Öl im geschlossenen Kreislauf befindet. Der Dämpferkolben D₁ hat auch hier die Aufgabe, zu verhindern, daß die Regulierung bei jeder kleinen Geschwindigkeitsänderung der Welle 6" bzw. P in Tätigkeit tritt. Bleibt der Druckunterschied zwischen α und b nach Anlegen von Dämpferkolben D₁ an Anschlag D₂ bestehen, dann drückt der Überdruck in α den Kolben G₁ nach unten und stellt an der Brennstoffpumpe £ weniger Brennstoff ein, so lange bis der Öldruck in Leitung α und b gleich ist:

Die übrigen Regelungsvorgänge für diese vereinfachte Regulierung erklären sich aus dem unter 1 bis 6 Gesagten.

Der Regelzylinder C kann unter Wegfall der Spiralfeder in vereinfachter Weise nach Fig. 8 der Zeichnung ausgebildet werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung 'der Umdrehungszahlen für ein aus Kraftmaschine als Primär- und Flüssigkeits-Zwischengetriebe als Sekundärmaschine bestehendes Maschinen-Aggregat, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Hilfsflüssigfceitspumpe (Z₁, Z₂) unmittelbar von der Primär-(F) bzw. Sekundärwelle (S) angetrieben wird, und beide Pumpen bei richtigem Übersetzungsverhältnis gleiche Fördermengen haben müssen 'bzw. bei Abweichung von der dem Übersetzungsverhältnis entsprechenden Umdrebzahl ein Druckunterschied zwischen den beiden, je eine Saug- und Druckseite der beiden Pumpen miteinander verbindenden Rohrleitungen (a, V) entsteht, welcher seinerseits ein Regelorgan (E) für das Treibmittel beeinflußt und dadurch eine Veränderung der Primärumdrehungszahl (%)

so lange bewirkt, bis das richtige Übersetzungsverhältnis wieder eingestellt ist.

2. Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungszahlen für ein aus Kraftmaschine als Primär- und Flüssigkeits-Zwischengetriebe als Sekundärmaschine bestehendes Maschinen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruckunterschied in den Verbindungsleitungen (et, h) der Hilfsflüssigkeitspumpen die Fördermenge eines Servomotors (F) in der Weise beeinflußt, daß die Druckflüssigkeit desselben den Aufhängepunkt für die Hauptfedern eines Beharrungsreglers (R), dessen Drehzahl in weiten Grenzen verstellt werden kann, in d'er Weise verändert, daß die eingestellte mittlere Umdrehungszahl des Reglers (R) stets dem Übersetzungsverhältnis zwischen Primär- (P) und' Sekundärwelle (S) entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.