DE382348C - Regelungsvorrichtung fuer Kraftmaschinen - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Regelungsyorrichtung für Kraftmaschinen, welche, wie diesem Zweck dienende bekannte Vorrichtungen, eine Hilfsmaschine für die Steuerung des Zuflusses eines Druckmittels zur Maschine aufweist und der seinerseits durch ein Steuerorgan gesteuert wird, das mittels einer Vorsteuerung in Abhängigkeit steht von einem Fliehkraftregler und von einem Beschleunigungsregler. Sie unterscheidet sich von den bekannten Regelungsvorrichtungen dieser Art dadurch, daß der Fliehkraftregler und der 'Beschleunigungsregler unmittelbar und unabhängig voneinander die Menge der in der Vor steuerung verwendeten Flüssigkeit regeln.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine beispielsweise Ausführungsform der Regelungsvorrichtung.

Die Abb. 1 ist ein Querschnitt durch dieselbe,

Abb. 2 ein Längsschnitt nach der Linie C-D von Abb. 1, und

Abb. 3 ist ein teilweiser Längsschnitt nach der Linie A-B der Abb. 1.

Die' Welle 1, deren Umlaufgeschwindigkeit.

immer im gleichen Verhältnis steht zu derjenigen der zu regelnden Kraftmaschine, nimmt bei ihrer Drehbewegung einen als Beschleunigungsregler wirkenden Ring 2 mit, sowie eine Hülse 3, an welche in 4¹ in beliebiger Weise ein Zentrifugalkörper 4 angelenkt ist, der als Drehzahlmesser dient. Die Welle 1 nimmt bei ihrer Umdrehung außerdem die hohle Stange eines gewöhnlichen hydraulischen Relais 5 mit, das achsial verschiebbar ist. Mittels eines Verteilers 18 steuert das Relais 5 den Servomotor 19, welcher die Regulierwelle 20 des Verteilungsmechanismus der Kraftmaschine, beispielsweise des Leitapparates einer hydraulischen Turbine, steuert. Durch die erwähnte Hohlstange wird eine einem veränderlichen Druck unterstehende Kammer 6 der Vorsteuerung 5 mit zwei Öffnungen 8 und 9 über einen abzweigenden Kanal 7 verbunden. Der lichte Querschnitt von öffnung 8 wird durch den Beschleunigungsregler 2 geregelt und der lichte Querschnitt von Öffnung 9 lurch den Drehzahlmesser 4. Dieser weist eine schiefe Ebene 10 auf, welche ein Organ tür die Regelung des Durchflusses der in der Vorsteuerung 5 verwendeten Flüssigkeit darstellt und welches gestattet, mittels einer einfachen achsialen Verschiebung der Hülse 3 die Betriebsgeschwindigkeit zu verändern. Der an einem Einstellmechanismus 12 befestigte Ring 11 bestimmt die achsiale Lage der Hülse 3 und damit auch des Drehzahlmessers 4. Die in diesem entwickelte Zentrifugalkraft wird durch die Spannung einer Feder 13 ausgeglichen, während die Tangentialkraft, die lurch den Ring 2 im Falle einer positiver, uder negativen Beschleunigung entwickelt wird, durch die Elastizität der Arme 14, welche ihn auf der Welle 1 abstützen, ausgeglichen wird. Der Ring 2 ist gleichfalls mit einer schiefen Ebene 15 versehen, die ein zweites Regelungsorgan für das Relais 5 darstellt.

Die Wirkungsweise dieser Regelungsvorrichtung ist wie folgt:

Bei der normalen Betriebsgeschwindigkeit ist die Beschleunigung Null, und die Arme 14. welche die Welle 1 mit dem Ring 2 verbinden, haben, sofern man die hydraulische Reaktion als vernachlässigbar annimmt, keinerlei tangentiale Beanspruchung aufzunehmen. Ihre relative Mittelstellung ist daher eine ganz bestimmte. Der Drehzahlmesser nimmt gleichfalls eine gegebene Stellung ein, die einerseits durch den Ring 11, anderseits durch die Spannung der Feder .13, welche die Zentrifugalkraft ausgleicht, bestimmt wird. Unter diesen Umständen nimmt das Relais 5 selbst seine mittlere Stellung dann ein, wenn die Menge der Flüssigkeit, welche durch die beiden Öffnungen 8 und 9 austritt, gleich derjenigen ist, welche aus der unter gleichbleibendem Druck stehenden Kammer ty von der Vorsteuerung 5 durch die Öffnung 16 in die Kammer 6 eintritt. Diese Mittelstellung entspricht derjenigen des Schiebers 18, und der Servomotor ist daher in seiner Ruhestellung.

Der Einstellmechanismus 12 dient lediglich dazu, den Ungleichförmigkeitsgrad auf einen bestimmten Wert festzulegen. Dieser kann durch eine beliebige, zeichnerisch nicht dargestellte Einrichtung verändert werden. Im nachstehenden ist für die Einfachheit der Darlegung angenommen, daß dieser Ungleichförmigkeitsgrad auf Null festgelegt ist. Die Wirkungsweise bleibt übrigens die gleiche, welches auch immer der positive oder negative Wert des L'ngleichförmigkeitsgrades sein möge.

Wenn nun eine Geschwindigkeitsänderung eintritt, beispielsweise bei einer plötzlichen Entlastung der Kraftmaschine, so wird die Drehgeschwindigkeit der Welle 1 beschleunigt, nimmt dabei unmittelbar die Hülse 3 und infolge hiervon den Drehzahlmesser 4 sowie die Hohlstange 7 der Vorsteuerung 5 mit. Die Arme 14, welche diese Beschleunigung auf den Ring 2 übertragen, erleiden eine elastische Ausbiegung, deren Grad übereinstimmt mit dem Betrag der Beschleunigung. » Die Entlastung bewirkt demnach:

1. eine Vergrößerung des lichten Querschnittes der Öffnung 8;

2. eine Vergrößerung des lichten Querschnittes der Öffnung 9, da die durch den Drehzahlmesser entwickelte Zentrifugalkraft zugenommen hat.

Diese beiden Umstände bedingen, die eine wie die andere, eine Verschiebung des beweglichen Teiles der Vorsteuerung 5 nach rechts. Dieses nimmt dabei durch bekannte Mittel den Schieber 18 mit und bewirkt mittels desselben eine Schließbewegung des Servomotors 19.

Sobald die Geschwindigkeitserhöhung einen bestimmten Wert erreicht hat, ist die Mündung 9 vollständig geöffnet und verbleibt so, bis die Geschwindigkeitserhöhung nach Erreichung ihres Höchstwertes auf jenen gegebenen Wert zurückgegangen ist. Während dieses ganzen Zeitabschnittes hat die Veränderung· der Geschwindigkeit keinen Einfluß auf die Regelung und diese wird lediglich von der Beschleunigung abhängig. Der Beschleunigungsregler spielt dann die gleiche Rolle wie ein Fliehkraftregler bei einem gewöhnlichen unmittelbaren Regler, mit dem Unterschied freilich, daß die Regelung nicht eine gleichbleibende Geschwindigkeit, wohl aber eine gleichbleibende Beschleunigung von einem ganz bestimmten Wert bewirkt. Wenn die Öffnung 9 nicht ihren normalen Betriebszustand änderte, so würde die Regelung die Gleichgewichtsbeschleunigung entsprechend

Null bewirken, da aber der lichte Querschnitt der. Öffnung 9 auf einen höheren Wert gebracht würde als ihrem normalen Betriebszustand entspricht, so ist es, wenn das Relais seine Gleichgewichtslage einnehmen soll, notwendig, daß der lichte Querschnitt von Öffnung £> auf einen niedrigeren Wert als seinen normalen Betriebswert gebfacht wird, oder mit andern Worten, daß die Beschleunigung negativ wird. Anders ausgedrückt kann man sagen, daß die von der Beschleunigung abhängige Regelung eine gleichbleibende aber negative Beschleunigung bewirkt. Nachdem die Geschwindigkeit ihren Höchstwert erreicht hat, nimmt sie daher linear ab.

Wenn die Geschwindigkeitserhöhung genügend erniedrigt worden ist, kommt der Drehzahlmesser wiederum zur Wirkung und es erfolgt wiederum die gemeinsame Regelung durch den Fliehkraft- und den Beschleunigungsregler.

Die Verminderung des lichten Querschnittes der Öffnung 9, welche erfolgt, wenn der Fliehkraftregler sich seinem normalen Betriebszustand nähert, d. h. wenn die Geschwindigkeitserhöhung sich dem Nullwert nähert, bewirkt eine Verschiebung des beweglichen Teiles von der Vorsteuerung 5, so daß die von ihm erzeugte Bewegung des Servomotors 19 die Beschleunigung, gleichzeitig gegen Null hin bringt, und da Geschwindigkeitserhöhung und Beschleunigung gleichzeitig Null werden, so wird der Gleichgewichtszustand wieder herbeigeführt.

Während dieses letzteren Zeitabschnittes entspricht jedem Wert der Geschwindigkeitserhöhung (d.h. jeder Stellung des Drehzahlmessers 4) ein bestimmter Beschleunigungswert (d. h. eine bestimmte Stellung des Be- schleunigungsmessers 2), so daß das gleichzeitige Eintreffen dieser beiden Werte die Einstellung der Vorsteuerung 5 in seinen Gleichgewichtszustand bewirkt. Die Geschwindigkeitserhöhung, die gerade den größtmöglichen lichten Querschnitt der Öffnung 9 sowie die negative Beschleunigung des Gleichgewichtszustandes des vorhergehenden Zeitabschnittes bewirkt, stellen ein erstes Paar entsprechender Werte dar: die Geschwindigkeitserhöhung gleich Null und die Beschleunigung gleich Null ein zweites.

Zwischen diesen Grenzpaaren bestehen natürlich eine ganze Reihe anderer solcher, entsprechend einem ganz bestimmten Gesetz.

Wenn während dieses Zeitabschnittes die gleichzeitigen Veränderungen der Beschleunigung und der Geschwindigkeitserhöhung von diesem Gesetz abweichen, wirkt die Vorsteuerung unverzüglich so ein, daß sie auf dieses Gesetz zurückgebracht werden, d. h. daß sowohl Geschwindigkeit wie Beschleunigung ohne Schwankungen ihrem normalen Betriebswert zustreben, ,welches auch der Ungleichförmigkeitsgrad sein möge.

Im Falle einer plötzlichen Belastung der Kraftmaschine ist die Regelung in allen Punkten eine ähnliche, wenn auch im umgekehrten Sinne erfolgende, und die Geschwindigkeit, nachdem sie ihren Mindestwert erreicht hat, nimmt linear zu und paßt sich ohne Schwankungen ihrem normalen Betriebswert an.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich mit aller Deutlichkeit, daß der Fliehkraftregler und der Beschleunigungsregler auf unmittelbare Art, d. h. ohne Zwischenglieder, wie Gelenke u. dgl., und unabhängig voneinander, den Zutritt der Flüssigkeit in die Vorsteuerung regeln.

Natürlich kann auch mehr als eine einzige Hilfsmaschine für die Steuerung des Schiebers vorgesehen werden. In diesem Falle kann jedes der beiden Steuerungsorgane auf eine besondere Hilfsmaschine wirken.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Regelungsvorrichtung· für Kraftmaschinen, bestehend aus einem Servomotor, welcher den Zufluß einer Arbeitsflüssigkeit zur Kraftmaschine steuert und g₀ seinerseits durch ein Steuerorgan gesteuert wird, der durch die Vermittlung wenigstens einer Hilfsmaschine in Abhängigkeit gebracht wird von einem Fliehkraftregler und einem Beschleunigungsregler, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftregler und der Beschleunigungsmesser unmittelbar und unabhängig voneinander die Menge der der Vorsteuerung zufließenden Druckflüssigkeit regeln.

2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsmesser eine ringförmige Masse enthält, welche mittels elastischer Arme, deren Ausbiegung von dem Werte der Beschleunigung abhängt, um eine Drehachse mitgenommen wird.

3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Beschleunigungsmesser wie auch der Fliehkraftregler eine schiefe Fläche aufweist, welche die Menge der Flüssigkeit in der Hilfsmaschine der Vorsteuerung regelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.