DE337199C - Regler fuer Kraftmaschinen - Google Patents
Regler fuer KraftmaschinenInfo
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
- G05D13/08—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover without auxiliary power
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN Al 28. JANUAR 1922
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
- JVl 337199 -KLASSE 60 GRUPPE 6
Albert Vogel in Chemnitz.
Regler für Kraftmaschinen.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Dezember 1919 ab.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf
einen Federregler für Kraftmaschinen, bei welchem als regelnde Kraft der in Richtung
der Drehachse hervorgerufene, durch die Fliehkraft wirkende Druck einer umlaufenden
Flüssigkeitsmenge dient. Derartige Regler sind an sich bekannt. Der Erfindungsgedanke
liegt in einer Anordnung, bei der ein Ringkolben, der mit Überdruck arbeitet, und ein Tellerkolben,
der mit Unterdruck arbeitet, beide
gegeneinander oder auch jeder einzeln gegen das Gehäuse durch Federn verspannt sind,
und bei der beim Niedergang des Tellerkolbens die unter demselben frei werdende Flüssigkeitsmenge
ganz oder zum Teil von dem unter dem Ringkolben liegenden Flüssigkeitsring durch die Bewegung desselben nach oben
aufgenommen wird. Hierdurch wird der erforderliche kleine Ungleichförmigkeitsgrad
ίο des Reglers erzielt. Diese Reglerbauart hat den Vorteil, daß sie einfach und billig in der
Herstellung ist, keiner Schmierung bedarf, keiner Abnutzung unterworfen ist und innere
Dämpfung besitzt.
Zur Abkürzung sei hier eingeführt: W1 untere
Winkelgeschwindigkeit und wz j obere
Winkelgeschwindigkeit des Reglers, welche sich aus dem Ungleichförmigkeitsgrad δ des
Reglers und der mittleren Winkelgeschwindigkeit ω in bekannter Weise ermitteln lassen.
In den Abb. 1 und 3 stellen die horizontal, gestrichelt schraffierten Flächen Schnitte
durch die Betriebsflüssigkeit des Reglers dar. An der schematischen Darstellung (Abb. 1)
seien zunächst die inneren Vorgänge im einzelnen behandelt. In Abb. 1 bedeutet^ das
Reglergehäuse, B einen achsialbeweglichen Ringkolben und C einen achsialbeweglichen
Tellerkolben. Die beiden Kolben B und C sind durch die beiden Federn D und E belastet.
Denken wir uns zunächst den Ringkolben B in seiner in Abb. 1 linke Seite strichpunktiert
gezeichneten Tief stellung in achsialer Richtung festgehalten, so daß er ganz außer
Wirkung kommt und betrachten nun die Wirkungsweise des Tellerkolbens C für sich
allein.
Der Tellerkolben C befindet sich dann bei der Winkelgeschwindigkeit Null in der Reglerflüssigkeit
ein wenig unter der Flüssigkeitsoberfläche wie in Abb. 1 linke Seite
strichpunktiert gezeichnet. Beginnt nun die Drehbewegung, so wird die.Flüssigkeitsoberfläche
sich zur Zone eines Rotationsparaboloides ausbilden. Innerhalb der umlaufenden Flüssigkeit verläuft dabei der spezifische
Druck, wenn man auf dem Radius von der Rotationsachse aus nach außen fortschreitet
und den spezifischen Druck als Funktion der Entfernung von der Rotationsachse aufträgt,
nach einer oben offenen Parabel, deren Scheitel auf der Rotationsachse liegt, wie in Abb. 2
gezeichnet. Da nun in dem Berührungskreis r der Paraboloidzone mit dem Tellerkolben Atmosphärendruck
herrscht, so muß die Drucklinie von dem Durchstoßpunkt dieses Kreises mit der Bildebene nach der Rotationsachse
hin unter dem Atmosphärendruck verlaufen. Es wird also der Tellerkolben C einen Druck
nach unten als resultierende Wirkung· der I Zentrifugalkraft und des Luftdruckes erhal-[
ten. Die Rechnung ergibt nun, daß dieser Druck mit dem Quadrate der Winkelgeschwindigkeit
wächst, und die Vorspannung der zugehörigen Feder E ist so gewählt, daß sich der Tellerkolben C beim Überschreiten
der Winkelgeschwindigkeit W1 nach unten bewegt.
Bei dieser Abwärtsbewegung des Tellerkolbens C beim Überschreiten der Winkelgeschwindigkeit
W1 wird, da das gesamte Flüssigkeitsvolumen imRegler dasselbe bleibt,
die durch den Kolben C verdrängte Flüssigkeitsmenge eine Verkleinerung der Radien der
Paraboloidzone bedingen. Dadurch wird aber auch der Radius r der Druckfläche verkleinert,
was für sich allein zu einer Verminderung der resultierenden Kraft auf. den Tellerkolben C
führen würde. Da nun bei ebendieser Abwärtsbewegung die Gegendruckkraft der dazu
gehörigen Feder E zunimmt, so kann nur durch ein bedeutendes Anwachsen der Winkelgeschwindigkeit
das Gleichgewicht in einer tieferen Stellung erreicht werden, was einem starkstatischen Regler entsprechen würde.
Dieser sich ergebende Zuwachs der Winkelgeschwindigkeit bei der Abwärtsbewegung des Tellerkolbens C ist hier durch die diesem
Ansprüche zugrunde liegende Erfindung so weit verringert, daß man einen brauchbaren
Regler mit kleinem Ungleichförmigkeitsgrad erhält. Zu diesem Zweck ist in dem Gehäuse^
der Ringkolben B angeordnet, den wir uns jetzt wieder in achsialer Richtung
beweglich denken müssen. Dieser Ringkolben erhält durch die Flüssigkeit infolge der
Wirkung der Zentrifugalkraft einen achsial nach oben gerichteten Druck, und die zugehörige
Feder D ist so gespannt, daß sie von der Winkelgeschwindigkeit u-\ ab zusammengedrückt
wird. Beim Überschreiten der Winkelgeschwindigkeit wt bewegt sich also der
Tellerkolben C nach unten, während sich der Ringkolben B nach oben bewegt. Während
also der Tellerkolben C bei irgendeiner Steigerung der Winkelgeschwindigkeit innerhalb
des Arbeitsgebietes des Reglers Flüssigkeit verdrängt, nimmt der Flüssigkeitsring unter
dem Kolben B bei ebendieser Winkelgeschwindigskeitssteigerung an Volumen zu und je
nachdem diese Volumenaufnahme kleiner, gleich oder großer wie die bei der gleichen Winkelgeschwindigkeitssteigerung
eintretende Verdrängung durch den Kolben C ist, was von der Dimensionierung der beiden Federn D
und E abhängt, wird die obenerwähnte Verkleinerung der Radien der Paraboloidzone
vermindert, aufgehoben oder in Vergrößerung verkehrt. Dadurch wird aber der Zuwachs
der resultierenden Druckkraft auf den Tellerkolben C für eine bestimmte Winkelgeschwin-
digkeitssteigerung wesentlich erhöht oder mit anderen Worten, die für einen brauchbaren
Hub und der entsprechenden Abwärtsbewegung des Tellerkolbens C notwendige Steigerung
der Winkelgeschwindigkeit wird nur sehr klein zu sein brauchen.
Es kann nun bei dieser Reglerbauart entweder der Tellerkolben C oder auch der Ringkolben
B mit der Muffe verbunden sein und
ίο in dieser Weise zur Verstellung des Steuergestänges
dienen.
Einen weiteren Fortschritt bedeutet die Verschmelzung der beiden Feder D und E in
eine einzige, die 'dann sowohl auf den Ringkolben B wie auch auf den Tellerkolben C
einwirkt. Man erhält dann die Bauart nach Abb. 3. In diesem Falle sind natürlich die
auf jeden der beiden Kolben wirkenden Federkräfte in jeder Muffenstellung gleich, und
?.o die Rechnung ergibt, daß dann auch die Angriffsflächen
der Druckkräfte der rotierenden Flüssigkeit auf die beiden Kolben gleich sein
müssen.
In Abb. 3 ist wiederum A das Gehäuse,
B der nur achsial bewegliche Rimgkolben, C der nur achsial bewegliche Tellenkolben.
Die beiden Kolben werden durch eine oder mehrere Federn D unter Mitwirkung der Zugstange
/ und des Federtellers G bei den Win-
kelgeschwindigkeiten 0 bis W1 mit den Kanten
J? zusammengepreßt. In dieser Stellung sitzt der Kolben B mit seinen Mitnehmerwänden
W, welche am Kolben und im Gehäuse angebracht, zur gezwungenem Mit-
nähme der Reglerflüssigkeit dienen, unten im Gehäuse^ auf. In das ReglergehäuseA ist
nun so viel Flüssigkeit gegeben, daß dieselbe bei Ruhestellung (Winkelgeschwindigkeit
gleich Null) bis an die. Kante F heranreicht,
wie in Abb. 3 linke Seite gezeichnet. Es wird nun nach dem früher Erläuterten auf
den Kolben B ein nach oben gerichteter Druck und auf den Kolben C ein nach unten gerichteter
Druck infolge der Zentrifugalkraft erzeugt werden. Die Federn D sind so vorgespannt,
daß bei der Winkelgeschwindigkeit W1 ihre Zusammendrückung und damit
die Auseinanderbewegung der Kolben B und C beginnt. Zwischen den beiden Kolben
bildet sich nun wiederum die Zone eines Rotationsparaboloids (s. Abb. 3 rechte Seite).
Die Federn sind in bezug auf ihre Steifigkeit so bemessen, daß die Kolben bei der Winkelgeschwindigkeit
CO2 ihre äußersten Stellungen
einnehmen. Die Muffe kann, wie schon früher gesagt, auch hier entweder durch den Tellerkolben
C (wie gezeichnet) oder auch durch den Ringkolben B angetrieben werden.
Bei sehr großen Winkelgeschwindigkeiten wird die Wirkung der Zentrifugalkraft so
groß, daß die Drucklinie in Abb. 2 auf ihrem Verlauf nach der Rotationsachse hin die Nullachse
des absoluten Druckes schneidet. In diesem Fall wird sich in der Mitte ein luftleerer
Raum bilden, aber auch dies würde die Anwendung der Erfindung nicht unmöglich
machen. Die Wirkungsweise des Reglers wäre auch dann noch genau die oben beschriebene.
Die durch die Dichtungsstelle des Kolbens B leckende Flüssigkeit wird durch die mit der
Muffe verbundenen, also nicht mit rotierenden Rohre M an der Peripherie des Gehäuses
A abgestreift, nach der Rotationsachse hingeführt und läuft, nachdem sie das Drucklager
N der Muffe geschmiert hat, durch die Löcher O und die am Federteller G und am
Tellerkolben C angebrachten Fallrohre nach unten, wird durch die öffnungen P nach
außen geschleudert und damit der Hauptflüssigkeitsmenge durch den Ringspalt zwischen
den Kanten F wieder zugeführt. Es muß natürlich vermieden werden, daß der Regler
während des Betriebes von außen Flüssigkeit zugeführt erhält. Daher ist der an der Muffe
angreifende Schwinghebel 5 mit Manschetten T versehen. Die Geschwindigkeitskurve
für die Muffe des in Abb. 3 dargestellten Reglers ist in Abb. 4 aufgezeichnet.
Claims (1)
- "Patent-Anspruch:Regler für Kraftmaschinen, bei welchem als regelnde Kraft die Kraft verwendet wird, welche eine umlaufende Flüssigkeitsmenge in Richtung der Rotationsachse infolge der Zentrifugalkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringkolben (B), der mit Überdruck arbeitet, und ein Tellerkolben (C), der mit Unterdruck arbeitet, beide gegeneinander oder auch jeder einzeln gegen das Gehäuse durch Federn (D, E) verspannt sind, und daß beim Niedergang des Tellerkolbens (C) die unter demselben frei werdende Flüssigkeitsmenge ganz oder zum Teil von dem unter dem Ringkolben (B) liegenden Flüssigkeitsring durch die Bewegung desselben nach oben aufgenommen wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE337199T | 1919-12-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE337199C true DE337199C (de) | 1922-01-28 |
Family
ID=6221197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1919337199D Expired DE337199C (de) | 1919-12-02 | 1919-12-02 | Regler fuer Kraftmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE337199C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE756888C (de) * | 1937-10-04 | 1953-03-23 | Alberto Dr-Ing Cita | Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen |
-
1919
- 1919-12-02 DE DE1919337199D patent/DE337199C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE756888C (de) * | 1937-10-04 | 1953-03-23 | Alberto Dr-Ing Cita | Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen |
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