DE375693C - Geschwindigkeitsregler mit hydraulischer Hilfsmaschine und hydraulischer Haupt- und Vorsteuerung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AE18.MAI 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi 375693 -KLASSE 60 GRUPPE 15

(S59986Ί\6ο)

Rudolf Siegmund in Teplitz-Schönau.

Geschwindigkeitsregler mit hydraulischer Hilfsmaschine und hydraulischer

Haupt- und Vorsteuerung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Mai 1922 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Geschwindigkeitsregler mit hydraulisch gesteuertem Treibkolben (Hauptsteuerkolben), bei welchen zwischen Hauptsteuerventil und Fliehkraftpendel eine hydraulische Hilfs- oder Vorsteuerung, bestehend aus Vorsteuerzylinder, Vorsteuerkolben und Vorsteuerventil, eingeschaltet ist und findet vorteilhaft bei solchen Ausführungen Anwendung, bei welchen zur Verbindung der Steuerventile mit den züge-

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hörigen Antriebsorganen (das sind: für das Vorsteuerventil das Fliehkraftpendel und für das Hauptsteuerventil der Vorsteuerkolben) gelenkige Gestänge vermieden werden, welche Gestänge mit ihren toten Gängen, Reibungen und Massenwirkungen die Regelfähigkeit beeinträchtigen und denen nur die Bedeutung eines einfachen und bequemen Mittels für den Eingriff der zur Erzielung einer schwingungsfreien (stabilen) Regelung erforderlichen »Rückführungen« beider Steuerventile durch die zugehörigen Steuerkolben in die unwirksamen Stellungen zukommt.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß der vom Fliehkraftpendel bewegte Teil des Vorsteuerventiles (Vorsteuerstift) behufs Rückführung in die unwirksame Stellung durch ein Getriebe unter Vermittlung von Federn oder anderen elastischen Teilen sowohl mit dem Hauptsteuerkolben als auch mit dem Vorsteuerkolben verbunden wird, wobei derjenige Teil, der mit dem Vorsteuerstift die veränderliche Vorsteuerdurchflußöffnung bildet, entweder fest oder behufs Drehzahlverstellung verschiebbar gelagert ist.

In Abb. ι ist ein solcher Regler mit festem Vorsteuerventilgehäuse dargestellt. Das Fliehkraftpendel ι bewegt den im Vorsteuerventilgehäuse 3 verschiebbaren Vorsteuerstift 2, der 3P die ^orsteuerdurchflußöffnung 4 des Gehäuses 3 beherrscht. Die öffnung 4 verbindet den Druckraum 16 mit dem Ablauf raum 17, der mit der Ablauf leitung 18 in Verbindung steht. Im Vorsteuerzylinder 6 ist der als Stufenkolben ausgebildete Vorsteuerkolben 7 gelagert, der das Hauptsteuerventil 8 bewegt. Letzteres ist einerseits an die Flüssigkeitszu- und -ableitungen 9 bzw. 10, anderseits an die zum j Hauptsteuerzylinder 11 führenden Haupt- ' Steuerleitungen 12 und 13 angeschlossen. Der Vorsteuerzylinder 6 ist auf Seite des kleineren Druckraumes 23 durch die Leitung 14 an die j Zuflußleitung 9, auf Seite des größeren Druck- ; raumes 24 durch die Vorsteuerleitung 15 an j den Druckraum 16 des Vorsteuerventils an- ' geschlossen. Die Druckräume 23 und 24 des ' Vorsteuerkolbens 7 sind durch die Drossel- ; öffnung 22 miteinander verbunden. Der Vor- j steuerstift 2 ist durch die Feder 5 mit dem Hebel 20 in Verbindung, der einerseits durch ' die Treibstange 19 vom Hauptsteuerkolben 27, anderseits durch die Treibstange 21 vom Vor- j steuerkolben 7 angetrieben wird. Die Wirkungsweise ist die, daß bei einer Bewegung des Pendels 1 der Vor steuerstift 2 die Durchflußöffnung 4 und damit den Druck im Raum ; 24 des Vorsteuerzylinders ändert, wodurch i eine Bewegung des Vorsteuerkolbens 7, eine j Öffnung des Hauptsteuerventils 8 und eine ' Bewegung des Hauptsteuerkolbens 27 erfolgt. Die Rückführung des Vorsteuerstiftes 2 in die I unwirksame Stellung erfolgt sowohl durch die j Bewegung des Vorsteuerkolbens 7 als auch durch die Bewegung des Hauptsteuerkolbens ' 27 unter Vermittlung der Treibstangen 21 und 19 und des Hebels -ao~_K wobei letzterer zunächst eine Drehbewegung ιΐΐή den momentanen Dreh- ; punkt 25 und hierauf auch eine Drehbe-■ wegung um den momentanen Drehpunkt I 26 vollführt. Durch die zusammengej setzte Drehbewegung des Hebels 20 wird die Spannung der Feder 5 geändert und damit das ! Fliehkraftpendel 1 und der Vorsteuerstift 2 .in ; die unwirksame Stellung gedrängt. Die Rück-I führung des Hauptsteuerventils 8 in die un- ; wirksame Stellung durch den zugehörigen : Hauptsteuerkolben 27 erfolgt auf dem Um- ! wege über den Vorsteuerkolben 6, indem letzte- ! rer und damit das Hauptsteuerventil 8 durch i die Bewegung des Kolbens 27 unter Vermitt- ; lung der Gestängeteile 19, 25 und 20, wobei der Zapfen 26 momentaner Drehpunkt ist, sowie der Feder 5 und des Vorsteuerstiftes 2, durch Änderung der Vorsteueröffnung 4 hydraulisch in die unwirksame Stellung zurückgesteuert wird.

Durch diese Neuerung werden gegenüber den bekanntgewordenen, für gestängelosen Antrieb der Steuerventile durch Fliehkraftpendel bzw. Vorsteuerkolben geeigneten Aus- go führungen jiie^ Vorteile größerer Einfachherr und bessererTÄusnutzung"des "FlieBifäTfpöi-" delhubes erreicht. Die Gehäuse des Vorsteuerkolbens 6 und des Hauptsteuerventil.s 8 können fest gelagert werden. Gegenüber dem deutschen Patent 309307, in welchem abweichend von der vorliegenden Neuerung nicht der Vorsteuerstift 2 auf seinen Ventilsitz zurückgedrängt, sondern ein beweglich angeordneter Teil (Ventilsitz), der mit dem Vorsteuerstift die Steueröffnungen 4 bildet, der Bewegung des Vorsteuerstiftes nachgeführt wird und somit ein großer Teil des Pendelhubes dauernd für den eigentlichen Regelvorgang verfügbar sein muß, wird nur ein gerin- 10g ger Teil des Pendelhubes für den Regelvorgang selbst beansprucht, so daß entweder ein Pendel mit sehr kleinem Hub verwendet oder der übrige Teil des Pendelhubes zur Drehzahlverstellung im Bereiche des bleibenden Dreh-Zahlunterschiedes der Endstellungen (Ungleichförmigkeitsgrades) des Pendels ausgenutzt werden kann. Diese Drehzahlverstellung wird durch verschiebbare Anordnung des Ventilsitzes des Vorsteuerstiftes 2 erreicht, wodurch die Beharrungsstellung des Pendels, zu der eine bestimmte Beharrungsdrehzahl gehört, im verfügbaren Teile seines Hubes veränderlich ist. Die Drehzahlverstellung kann entweder von Hand (z. B. vorübergehend zur Parallelschaltung oder dauernd, etwa mit Rücksicht auf den Wasserstand von Turbinen,

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zur Belastungseinstellung elektrischer Wechselstromgeneratoren) oder selbsttätig durch den Hauptsteuerkolben behufs Herstellung eines gewissen bleibenden, durch die Betriebs-Verhältnisse geforderten Drehzahlunterschiedes zwischen Voll- und Leerlauf der Kraftmaschine, wenn die Rückführung des Vorsteuerstiftes durch Einschaltung etwa eines Flüssigkeitskataraktes zur vorübergehenden

ίο gemacht wird (Isodromsteuerung) oder selbsttätig durch eine vom Wasserstande einer Turbine beeinflußte Regelvorrichtung behufs Einstellung auf restlose Ausnutzung des Betriebswassers erfolgen,

In Abb. 2 ist eine kombinierte Drehzahlverstellvorrichtung dargestellt. Das längsverschiebliche Gehäuse 3 des Vorsteuerstiftes 2 ist mittels Hebels 28 verstellbar, der an der Mutter 29 der Verstellspindel 30 drehbar ge-

ao lagert ist und vom Hauptsteuerkolben 27 durch das Getriebe 31, 32 und 33 angetrieben wird. Zwischen Feder 5 und Vorsteuerstift 2 ist der aus dem Zylinder 34 und Kolben 35 bestehende Flüssigkeitskatarakt eingeschaltet, unter dessen Einflüsse nach einem Regelvorgange die durch die Bewegung des Pendels und der Rückführungen bewirkte Spannung der Feder 5 langsam wieder verschwinden, das Pendel wieder in die ursprüngliche Stellung zurückkehren und somit eine Regelung auf gleichbleibende Drehzahl (Isodromfegelung) entstehen würde, wenn nicht zugleich durch das Getriebe 33, 32, 31 und 28 eine Verschiebung des Vorsteuerventilgehäuses 3 und damit eine geringe bleibende Drehzahlverstellung zustandegekommen wäre. Diese Drehzahlverstellung, d. i. der bleibende Drehzahlunterschied zwischen Voll- und Leerlauf (Ungleichf örmigkeitsgrad) der Maschine, kann der Größe und dem Sinne nach (positiv oder negativ) mittels der Schraube 32 eingestellt werden. Unabhängig von dieser selbsttätigen Drehzahlverstellung kann eine. Handdrehzahlverstellung durch die Schraube 30 vorgenommen werden. Eine weitere Drehzahlverstellung kann erzielt werden, wenn die Lagerung der Schraube 30 nicht fest, sondern durch eine vom Oberwasserspiegel einer Turbine beeinflußte Regelvorrichtung verstellbar angeordnet wird. Die selbsttätige Drehzahlverstellung durch den Hauptsteuerkolben kann nach Abb. 3 auch durch den Rückführhebel 20 erfolgen, wobei das Mittel der Verstellspindel 32 genau oder annähernd durch den Mittelpunkt des Drehzapfens 26, an welchem das Getriebe 21 des Vorsteuerkolbens 7 angreift, zu gehen hat.

Die Ventileröffnung des Hauptsteuerventils 8 ist unabhängig vom Hube des Fliehkraftpendeis I₃ durch passende Wahl und Einstellung der Übersetzungsverhältnisse des Rückführgetriebes können sehr große Ventileröffnungen und damit sehr kleine Schlußzeiten (große Regelgeschwindigkeiten) bei kleinem Durchmesser des Hauptsteuerventils 8 und kleinem Hube des Fliehkraftpendels 1 erreicht werden. .Durch die Verstellvorrichtungen 36 und 37 können die Hebelarme des Hebels 20 und damit die Größe der Rückführbewegungen auf günstigste Werte eingestellt werden.

Die Rückführung des Vorsteuerstiftes 2 kann auch durch Beeinflussung der Hauptfedern des Fliehkraftpendels 1 erfolgen, wobei die elastische Verbindung des Rückführgetriebes mit dem Vorsteuerstift durch das Pendel hergestellt wird und besondere Rückführfedern 5 entbehrlich werden.

Bei Verwendung von Luftisodromkatarakten sind besondere Rückführfedern 5 ebenfalls entbehrlich oder sie können nach dem Vorgange der Patentschrift 279611 zu einer Erhöhung der Stabilität des Regelvorganges herangezogen werden.

Bei Verwendung von Flüssigkeits- oder Luftisodromkatarakten .kann die Rückführung nach Abb. 4 auch dadurch erfolgen, daß an Stelle des gelenkigen Rückführgestänges 19, 20 und 21 ein hydraulisches oder pneumatisches Getriebe verwendet wird, indem sowohl vom Hauptsteuer kolben 27 als auch vom Vorsteuerkolben 7 je ein Pumpenkolben 40 bzw. 41 angetrieben wird und die Räume beiderseits des Kataraktkolbens 35 oder auch, wie in der Abb. 4 gezeichnet, nur einer dieser Räume sinngemäß mit den Räumen beiderseits bzw. mit je einem dieser Räume der von den beiden Steuerkolben 27 und 7 angetriebenen Pumpenkolben durch Rohrleitungen 42 bzw. 43 verbunden werden.

Da ein gelenkiges Getriebe zwischen Pendel und Vorsteuerstift entbehrlich ist, hat die Belastung des Pendels 1 durch die Rückführfeder 5, die bei Abwesenheit eines Isodromkataraktes 34,35 nach Abb. ι eine dauerndeist, bei zeitgemäßer Ausführung des Pendels mit Schneiden- oder Blattfedergelenken keinen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Regelung. Bei Anordnung eines Isodromkataraktes nach Abb. 2 und 3 findet eine Belastung des Pendels nur vorübergehend während eines Regel-Vorganges statt, im Beharrungszustande ist die Feder spannungslos, so daß die Empfindlichkeit der Regelung auch bei Verwendung von Pendeln mit Zapfengelenken keine Einbuße erleidet.

Reibungen in irgendeinem Teile des Rückführgetriebes 19, 20, 21 haben keinerlei schädlichen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Regelung, weil sie nicht vom Pendel, sondern von den Steuerkolben 27 und 7, gegen deren Verstellkräfte sie verschwindend klein sind, überwunden werden müssen. Die Wir-

kung der dauernd einseitig gespannten Feder 5 in Abb. ι, deren Spannung sich zum Teil auf den Vorsteuerkolben, zum Teil auf den Hauptsteuerkolben überträgt, ist vielmehr geeignet, einen Druckwechsel im Rückführgestänge 19, 20, 21 und damit die schädlichen Wirkungen des unvermeidlichen Spieles in den Gelenken dieses Getriebes und insbesondere die Verschlechterung der Regelung infolge natürlicher Abnutzung der reibenden Teile desselben zu verhindern. Bei Vorhandensein eines Isodromkataraktes 34,* 35 nach Abb. 2 und 3 ist die Rückführfeder im Beharrungszustande spannungslos, weshalb hier der Einbau einer besonderen Feder 38 oder eines ähnlichen Elementes, das das Rückführgestänge dauernd belastet, z. B. eines kleinen hydraulischen Treibkolbens, zweckmäßig ist. In ähnlicher Weise kann durch eine Feder 39

o. dgl. das Gestänge 33, 32, 31, 28, 29, 30 für die Drehzahlverstellung belastet werden, um auch hier die toten Gänge zu entfernen. Die beiden Gestängefedern 38, 39 können auch zweckmäßig nach Abb. 3 durch eine einzige

ersetzt werden, die einerseits am Rückführ- J getriebe, anderseits am Drehzahlverstellgetriebe angreift.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche: !

   i. Geschwindigkeitsregler mit hydraulischer Hilfsmaschine und hydraulischer· Haupt- und Vorsteuerung, dadurch ge- j kennzeichnet, daß der vom Fliehkraftpendel (1) bewegte Teil (2) des Vorsteuerventils sowohl mit dem Vorsteuerkolben ^! (.7) als auch mit dem Hauptsteuerkolben ι (27) durch ein Getriebe (19, 20, 21) unter Vermittlung von Federn (5) oder anderen ! elastischen Teilen derart in Verbindung !

   steht, daß die Rückführung des Vor- ! steuerventiles in die unwirksame Stellung sowohl durch die Steuerbewegung des Vorsteuerkolbens (7) als auch durch i die Steuerbewegung des Hauptsteuerkol- !

   bens (27) erfolgt, wobei derjenige Teil j (3), der mit dem vom Fliehkraft- [ pendel (1) bewegten Teile (2) des Vorsteuerventiles die Vorsteuerdurchflußöffnungen (4) bildet, fest oder behufs ;

   Drehzahlverstellung entweder von Hand ' oder selbsttätig durch den Hauptsteuer- ^; kolben (27), falls in die Rückführvorrichtung ein Isodromkatarakt (34, 35) einge- ' schaltet ist oder selbsttätig durch eine vom Wasserstande einer Wasserkraftmaschine beeinflußten Regelvorrichtung verschiebbar angeordnet ist.
2. 2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückführung des Vorsteuerstiftes (2) ein zweiarmiger Hebel (20) mit drei Drehpunkten derart angeordnet ist, daß ein Drehpunkt (26) vom Vorsteuerkolben (7), ein Drehpunkt (25) vom Hauptsteuerkolben (27) angetrieben wird und ein Drehpunkt den Vorsteuerstift (2) antreibt.
3. 3. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur -Rückführung des Vorsteuerstiftes (2) statt eines gelenkigen Gestänges sowohl vom Hauptsteuerkolben (27) als auch vom Vorsteuerkolben (7) je eine Pumpe (40,41) angetrieben und ein Isodromkatarakt (34, 35) mit beiden genannten Pumpen durch Rohrleitungen (42, 43) \'erbunden ist.
4. 4. Ausführungsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschaltung eines Isodromkataraktes (34, 35) in die Rückführvorrichtung außer dem elastischen Verbindungsglied (5) zwischen der letzteren und dem Vorsteuerventil (2) noch ein zweiter elastischer oder nachgiebiger Teil (38) zwischen die Rückführvorrichtung (20) und das^ feste Reglergeliäüse derart eingeschaltet ist, daß das gesamte Rückführgetriebe in allen gelenkigen Teilen eine dauernde einseitige Belastung erfährt, die zum Teil auf den Vorsteuerkolben (7), zum Teil auf den Hauptsteuerkolben (27) übertragen wird, damit Druckwechsel im Rückführgetriebe vermieden und die schädlichen Wirkungen der unvermeidlichen Spielräume in den Gelenken des Rückführgetriebes verhindert werden. ^9S
5. 5. Ausführungsform nach Anspruch i, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlverstellgestänge (33, 28 usw.) durch einen elastischen oder nachgiebigen Teil (39) in allen gelenkigen Teilen eine einseitige dauernde Belastung erfährt, die auf den Hauptsteuerkolben (27) allein oder zum Teil auch auf den Vorsteuerkolben (7) übertragen wird, wobei sich dieser Belastungsteil (39) entweder auf das feste Reglergehäuse stützt oder zugleich als Belastungsteil (38) für das Rückführgestänge dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.