DE385110C

DE385110C - Indirect regulator with throttle device for air motors

Info

Publication number: DE385110C
Application number: DEA37173D
Authority: DE
Original assignee: App Bauanstalt Axmann & Co G M
Current assignee: App Bauanstalt Axmann & Co G M
Priority date: 1922-02-10
Filing date: 1922-02-10
Publication date: 1923-11-16

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein indirekter Regler für Druckluftmotoren, dessen Aufgabe die ist, eine unzulässige Erhöhung der Umdrehungszahl zu verhindern. Es ist ein Vorzug dieses Reglers, daß er unempfindlich gegen Schwankungen des Leitungsdrucks der zugeführten Preßluft ist, was namentlich angesichts der starken Spannungsunterschiede in den Druckluftnetzen der Berg- werke von Wert ist. Insbesondere soll der Regler an Motoren verwendet werden, die zum Antrieb von Haspern dienen; hierbei läßt der vorliegende Regler die für diesen Fall erwünschte Möglichkeit zu, daß der Motor mit einfachen Mitteln von einem einige Meter von ihm entfernten Platz aus angelassen und abgestellt werden kann; das kann entweder durch öffnen und Schließen eines dort verlegten kleinen Hahns von Hand geschehen, oder auch dadurch, daßThe subject of the present invention is an indirect controller for air motors, whose task is to prevent an unacceptable increase in the number of revolutions. It is an advantage of this regulator that it is insensitive to fluctuations in the line pressure of the compressed air supplied, what especially in view of the strong voltage differences in the compressed air networks of the mining works of value. In particular, the controller should be used on motors that drive serve from reels; the present controller leaves the one desired for this case Possibility to have the engine a few meters away from you by simple means Space can be started and parked; that can either by opening and closing of a small tap laid there by hand, or by the fact that

ao dieser Hahn vom Förderwagen 0. dgl. aus dann, wenn er am Ende des Gleises angelangt ist, selbsttätig umgelegt wird.ao this cock from the trolley 0. is automatically turned over.

Die Vorrichtung hat Ähnlichkeit mit einem Druckminderventil; nur wird die jeweilige Stellung des Drosselorgans hierbei nicht durch den Druck der abgedrosselten Luft, sondern von einem Fliehkraftregler oder von Hand bestimmt. Die Gesamtvorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der indirekten mit Servomotor arbeitenden Regler.The device is similar to a pressure reducing valve; only becomes the respective position of the throttle organ here not by the pressure of the throttled air, but by a centrifugal governor or determined by hand. The entire device works according to the Principle of the indirect controller working with a servo motor.

In Abb. ι und 2 ist eine Aus führung; form des zusammengebauten Drosselorgan^ nebst Servomotor im Längsschnitt, in Abb. 3 eine andere Bauart ebenfalls im Längsschnitt dargestellt. Abb. 4 zeigt den Fliehkraftregler mit Steuervorrichtung zum Servomotor, der sowohl mit der ersten wie der "zweiten Vorrichtung zusammen arbeiten kann, jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist.In Fig. Ι and 2 is an imple mentation; shape of the assembled throttle body ^ together with Servomotor in longitudinal section, in Fig. 3 another type is also shown in longitudinal section. Fig. 4 shows the governor with control device for the servo motor, which has both can work with the first as the "second device together, but not the subject of the invention.

In den Abb. 1 und 2 bedeutet 10 ein Rohr-In Figs. 1 and 2, 10 means a pipe

stück, durch das die Preßluft in der Pfeilrichtung geführt wird, bevor sie in den Motor eintritt. In ihm befindet sich eine Drosselklappe ii, die mittels Welle 13 von einem Zahnrad 12 gedreht werden kann. Dieses Zahnrad ist in Eingriff mit einer Art Zahnstange 14, die in den Stufenkolben 15 eingeschnitten ist. Das Maß der Drosselung der Luft im Rohr 10 durch Klappe 11 wird also durch die Stellung des ίο Stufenkolbens 15 bestimmt. Der Stufenkolben 15 ist nun der Kolben des b?i indirekten Reglern allgemein vorhandenen Servomotors und steht unter dem Einfluß folgender Kräfte:piece through which the compressed air is guided in the direction of the arrow before it enters the engine. In it there is a throttle valve ii, which is rotated by a gear 12 by means of a shaft 13 can be. This gear is in mesh with a type of rack 14 which is in the Stepped piston 15 is incised. The degree of throttling of the air in the pipe 10 by The flap 11 is therefore determined by the position of the stepped piston 15. The stepped piston 15 is now the piston of the servo motor and servomotor generally present in b? I indirect controllers is under the influence of the following forces:

Die kleinere Stirnfläche 16 befindet sich in einem Raum, der durch Leitung 17 mit dem Teil des Rohrs 10 verbunden ist, der hinter der Drosselklappe 11 liegt; sie steht also unter dem Druck der gedrosselten Preßluft. Die Ringfläche 18 befindet sich in einem Raum, der durch Kanal 19 mit dem Teil des Rohrs 10 verbunden ist, der vor der Drosselklappe 11 liegt: er steht also unter dem Druck der Leitungspreßluft. The smaller end face 16 is located in a space through line 17 with the Part of the pipe 10 is connected, which is located behind the throttle valve 11; so it is subject to the pressure of the throttled compressed air. The ring surface 18 is located in a space that is connected by channel 19 to the part of the pipe 10 which is in front of the throttle valve 11: so he is under the pressure of the compressed air line.

An der größeren Kolbenfläche 20 greift Ana Druckfeder 22 an. Ferner steht die Kolbenfläche 20 unter dem im Raum 21 herrschenden Luftdruck; der Raum 21 ist nun durch ein eng gehaltenes Rohr 23 mit dem Teil des Rohrs 10 verbunden, der vor der Drosselklappe liegt; ferner führt ein Rohr 24, dessen Querschnitt wesentlich größer als der von Rohr 23 ist, vom { Raum 21 zum Reglerventil. Das Reglerventil i (s. Abb. 4) wird an späterer Stelle näher beschrieben werden; vorausgeschickt sei aber, daß es die Eigenschaft hat, um so größere Luft- \ mengen (pro Zeiteinheit) aus Rohr 24 ausströmen zu lassen, je höher die Umdrehungszahl der Maschine wird. Da aber die Preßluft durch das enge Rohr 23 in den Raum 21 nicht in demselben Maß nachströmen kann, wie sie ausRaum.21 durch 24 abbläst, wenn das Reglerventil öffnet, so stellt sich im Raum 21 ein Druck ein, der niederer ist als der Leitungsdruck der Preßluft, und zwar gehört zu jeder Stellung des Reglerventils, also zu jeder Umdrehungszahl, ein ganz bestimmter Druck im ^! Raum 21; je höher die Umdrehungszahl, um so niederer ist im Raum 21 der Druck. ; Ana compression spring 22 acts on the larger piston surface 20. Furthermore, the piston surface 20 is under the air pressure prevailing in the space 21; the space 21 is now connected by a closely held pipe 23 to that part of the pipe 10 which is in front of the throttle valve; Furthermore, a pipe 24, the cross section of which is substantially larger than that of pipe 23, leads from the space 21 to the regulator valve. The regulator valve i (see Fig. 4) will be described in more detail later; However, premised is that it has the property, the greater the air \ quantities (per unit time) to discharge from tube 24, the higher the rotational speed of the machine. But since the compressed air cannot flow through the narrow pipe 23 into the space 21 to the same extent as it blows out of the space 21 through 24 when the regulator valve opens, a pressure is established in space 21 that is lower than the line pressure the compressed air, and to be sure, for every position of the regulator valve, i.e. for every number of revolutions, there is a very specific pressure in the ^! Room 21; the higher the number of revolutions, the lower the pressure in space 21. ;

Unter dem Einfluß der genannten vier Kräfte nimmt nun der Stufenkolben 15 eine Stellung ein, welche in folgender Weise von der Um- ; drehungszahl der Maschine abhängt. Bei vollkommen geschlossenem Reglerventil steigt der ! Druck im Raum 21 auf den Druck der Preß- ^! luftleitung an. Die dadurch ausgeübte Kraft ] auf Kolbenfläche 20 plus der Federkraft ist jedenfalls größer als die auf Flächen 16 und 18 \ zusammen ausgeübten Kräfte; denn selbst wenn, was von der augenblicklichen Stellung der Drosselklappe abhängt, auf Fläche 16 der volle Leitungsdruck wirken würde, so wurden J sich zwar die genannten Luftdruckkräfte auf den Stufenkolben 15 ausgleichen, es bliebe aber immer noch der Überschuß der Federkraft. Infolgedessen bewegt sich der Kolben nach rechts bis in seine Endlage, wodurch die Drosselklappe voll geöffnet wird. Denkt man sich hingegen im Raum 21 einen kleineren Druck (her vorgerufen durch hohe Umdrehungszahl), so überwiegen die Kräfte auf Flächen 16 und 18, der Stufenkolben wandert solange nach links, bis der steigende Druck der Feder das Gleichgewicht wieder hergestellt hat, so daß die Drosselklappe eine schließende Bewegung ausführt. Richtige Bemessung aller Teile nach den Vor-ichriften des Reglerbaues ist natürlich für das Funktionieren notwendig.Under the influence of the four forces mentioned, the stepped piston 15 now assumes a position which, in the following manner, is dependent on the reverse; speed of the machine depends. If the regulator valve is completely closed, the! Pressure in space 21 on the pressure of the press ^! air line on. The force exerted thereby] on the piston surface 20 plus the spring force is in any case greater than the forces together exerted on surfaces 16 and 18 \; because even if, depending on the current position of the throttle valve, the full line pressure were to act on surface 16, the air pressure forces mentioned on the stepped piston 15 would balance out, but the excess of the spring force would still remain. As a result, the piston moves to the right to its end position, whereby the throttle valve is fully opened. If, on the other hand, one imagines a lower pressure in space 21 (caused by a high number of revolutions), the forces on surfaces 16 and 18 predominate, the stepped piston moves to the left until the increasing pressure of the spring has restored equilibrium, so that the The throttle valve executes a closing movement. Correct dimensioning of all parts according to the rules of the controller construction is of course necessary for the functioning.

Ein besonderer Vorteil der Anordnung liegt darin, daß Kolbenfläche 16 immer in dem Sinne mitwirkt, daß die Regelbewegung an ihrem Anfang mit großer, gegen ihr Ende zu mit immer kleiner werdender Verstellkraft verläuft, wodurch die Bewegung rasch eingeleitet, ein Überregeln aber vermieden wird. Bei schließender Bewegung ist nämlich der Druck auf Fläche 16 anfangs größer, später kleiner, da im unteren Teil des Rohrs 10 die Luft anfangs schwächer, später stärker gedrosselt ist. Da Kolbenfläche 16 einen Teil der schließenden Verstellkraft liefert, so ist diese selbst anfangs stärker, später schwächer. Bei öffnender Bewegung ibt die Kraft auf Kolbenfläche 16 anfangs kleiner, später größer; da die Kraft auf Kolbenfläche 16 beim öffnen die Rolle einer nach links gerichteten Gegenkraft zur nach rechts gerichteten Verstellkraft, also eines Widerstandes, spielt, so ist die Gegenkraft anfangs kleiner, später größer, die resultierende nach rechts gerichtete Differenz von Vorstell- und Gegenkraft also anfangs größer, später kleiner.A particular advantage of the arrangement is that piston surface 16 is always in the sense contributes to the rule movement at its beginning with great, towards its end with progressively smaller adjusting force, whereby the movement is initiated quickly, a Overriding is avoided. When the movement closes, the pressure is on the surface 16 initially larger, later smaller, since the air is initially weaker in the lower part of the tube 10, later throttled more. Since the piston surface 16 is part of the closing adjustment force delivers, it is stronger at the beginning and weaker later. When the movement opens, the Force on piston surface 16 initially smaller, later larger; because the force on the piston surface 16 when opening the role of a counterforce directed to the left to the force directed to the right Adjusting force, i.e. a resistance, plays, the counterforce is initially smaller, later larger, the resulting right-directed difference between the imagining and opposing forces at the beginning bigger, later smaller.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 im Längsschnitt wiedergegeben. Das Rohrstück 30 ist hier durch eine Wand 48 in einem Raum 49 und 50 geteilt, die Wand 48 ist von einer öffnung durchbrochen, die durch den Ventilkolben 31 je nach dessen Stellung mehr oder weniger stark versperrt werden kann. Der Ventilkolben 31 ist durch Rippen 33 mit dem Steuerkolben 35 zu einem nach links und rechts verschieblichen Stück vereinigt. Fläche 46 des Ventilkolbens 31 ist derart gestaltet, daß beim Schließen des Ventils durch Bewegung des Ventilkörpers 31 nach links der freie Durchgangsquerschnitt in langsamer und gleichmäßiger Weise verringert wird. Die Kolbenfläche 36 spielt dieselbe Rolle wie die Kolbenfläche 16 in Abb. 1 und 2, indem sie unter dem Druck der gedrosselten Luft steht. Die andere Fläche des Ventilkolbens (Fläche 46) steht unter dem nämlichen Druck, der im Raum 49 herrscht, also unter Leitungsdruck, ebenso wie die eine Seite (47 und 38) des Steuerkolbens 35.Another embodiment is shown in Fig. 3 in longitudinal section. The pipe section 30 is divided here by a wall 48 in a room 49 and 50, the wall 48 is of one Opening perforated by the valve piston 31 depending on its position more or can be blocked less strongly. The valve piston 31 is by ribs 33 with the Control piston 35 combined into one piece that can be moved to the left and right. Area 46 des Valve piston 31 is designed such that when closing the valve by moving the Valve body 31 to the left of the free passage cross-section in a slower and more uniform Way is decreased. The piston area 36 plays the same role as the piston area 16 in Fig. 1 and 2 by being under the pressure of the throttled air. The other The area of the valve piston (area 46) is under the same pressure as that in space 49 prevails, i.e. under line pressure, just like one side (47 and 38) of the control piston 35.

Auf der letzteren kann man sich eine Kreisfläche 47 denken, die gerade so groß sein soll wie die Fläche 46, diese gemessen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens; 47 und 46 gleichen sich also, da gleich groß und gleich belastet, in ihrer Wirkung auf die Bewegung des aus Kolben 35, Rippen 33 und Ventilkolben 31 bestehenden Stückes aus. Es bleibt also wirksam noch eine Ringfläche 38, die unter Leitungsdruck steht und dieselbe Rolle spielt wie in Abb. 1 und 2 Ringfläche 18. Ebenso stimmen Kolbenfläche 40, Kammer 41, Druckfeder 42, Rohr 43 (mit kleinem Querschnitt) und Rohr 44 mit den entsprechenden Teilen 20, 21, 22, 23 und 24 der Abb. 1 und 2 überein. Das Kräftespiel auf den aus den Teilen 35, 33, 31 gebildeten Gesamtkolben ist daher gerade so wie das oben beschriebene in Abb. 1 und 2 auf den Stufenkolben. Wird bei Steigerung der Umdrehungszahl vermittels des Reglerventils aus Raum 41 Luft abgelassen, so bewegt sich der Gesamtkolben nach links, wobei der Ventilkolben 31 die Durchbrechung in Wand 48 mehr und mehr verschließt. Wird Rohr 44 dagegen durch das Reglerventil versperrt, so bewegt sich der Gesamtkolben bis zum Anschlag 51 nach rechts, wobei der Drosselquerschnitt mehr und mehr geöffnet wird.On the latter one can imagine a circular area 47 that should be just that large like surface 46, this measured perpendicular to the direction of movement of the piston; 47 and 46 So, because they are equally large and equally burdened, they have the same effect on the movement of the piece consisting of piston 35, ribs 33 and valve piston 31. So it stays effectively another annular surface 38, which is under line pressure and plays the same role as in Fig. 1 and 2 ring surface 18. Piston surface 40, chamber 41, compression spring are also correct 42, tube 43 (with small cross-section) and tube 44 with the corresponding parts 20, 21, 22, 23 and 24 of Figs. 1 and 2 match. The play of forces on the parts 35, 33, 31 The entire piston formed is therefore just like the one described in Figs. 1 and 2 above the stepped piston. Is switched off when the number of revolutions increases by means of the regulator valve Chamber 41 is vented, the total piston moves to the left, with the valve piston 31 the opening in wall 48 closes more and more. Will tube 44 against it blocked by the regulator valve, the entire piston moves as far as the stop 51 to the right, whereby the throttle cross-section is opened more and more.

Abb. 4 gibt schematisch den Fliehkraftregler und das von ihm gesteuerte Reglerventil für den Servomotorkolben wieder. Rohr 24 der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2 oder Rohr 44 der Ausführungsform nach Abb. 3 ist an Rohr 52 angeschlossen zu denken. Rohr 52 endigt in einem Zylinder 58, in dem auch ein ins Freie mündende Rohr 56 eingesetzt ist. Im Zylinder 58 läuft ein Schieber, der aus zwei zylindrischen Stücken 54 und 55 und einem dazwischen geschalteten Rotationskörper 53 besteht. In der ausgezogen gezeichneten Stellung des Schiebers verschließt der zylindrische Teil 54 die Auspuffleitung 56. Wird der Schieber nach links bewegt, so kommt statt des zylindrischen Teiles nun der Rotationskörper 53 unter die Mündung von Rohr 56, so daß die Luft durch Rohr 56 aus dem Raum 59 entweichen kann. Das Ablassen der Luft aus Raum 59 und damit Rohr 52 und 24 beziehungsweise hat die oben geschilderte Wirkung auf den Servomotorkolben. Es kann durch eine entsprechende Gestaltung der Leitkurve des Rotationskörpers 53 jeder Stellung des Schiebers ein gewollter freier Querschnitt für die entweichende Luft zugeordnet werden. Der Schieber wird achsial verschoben durch einen Fliehkraftregler 61, der mittels Stange 60 an ihn angreift und der seinerseits von Welle 62 aus gedreht wird.Fig. 4 schematically shows the centrifugal governor and the governor valve it controls for the servomotor piston again. Tube 24 of the embodiment according to Fig. 1 and 2 or Tube 44 of the embodiment according to FIG. 3 is to be thought of as being connected to tube 52. Tube 52 ends in a cylinder 58 in which a tube 56 opening into the open air is also inserted. in the Cylinder 58 runs a slide consisting of two cylindrical pieces 54 and 55 and one in between switched rotary body 53 consists. In the drawn position of the slide, the cylindrical part 54 closes the exhaust line 56. Becomes the slide moved to the left, the rotary body 53 now comes instead of the cylindrical part under the mouth of tube 56 so that air can escape from space 59 through tube 56 can. Discharging the air from space 59 and hence tube 52 and 24 respectively has the effect described above on the servomotor piston. It can be through an appropriate Design of the guide curve of the rotary body 53 in each position of the slide desired free cross-section for the escaping air can be assigned. The slider will axially displaced by a centrifugal governor 61, which acts on him by means of rod 60 and the is in turn rotated by shaft 62 from.

Steigerung der Umdrehungszahl bewirkt eine Verschiebung des Schiebers nach links. Der Schieber kann eine Dämpfvorrichtung erhalten.Increasing the number of revolutions causes the slide to be shifted to the left. Of the Slide can receive a damping device.

Auf das Auspuffrohr 56 kann eine Pfeife aufgesetzt werden, die ein hörbares Zeichen gibt, sobald Luft abgeblasen wird, sobald also der Motor mit Drosselung läuft. Das hat den Zweck, den Bedienungsmann aufzufordern, den Füllungsgrad der Maschine zu verringern und so die Herunterregulierung vermittels Drosselung durch eine vermittels veränderten Füllungsgrades zu ersetzen. Die Regelung mittels veränderten Füllungsgrades ist bekanntlich allgemein wirtschaftlicher als die mittels Drosselung. A whistle can be placed on the exhaust pipe 56, which gives an audible signal, as soon as air is blown off, i.e. as soon as the engine is running with throttling. That has Purpose of asking the operator to reduce the filling level of the machine and so on to replace the down-regulation by means of throttling by means of a changed degree of filling. The scheme by means of changed As is well known, the degree of filling is generally more economical than throttling.

Ferner kann an irgendeiner Stelle des Rohres 52 eine Leitung 64 angeschlossen werden, die durch Hahn 63 mit der Außenluft verbunden werden kann. Man kann also durch Öffnen des Hahnes 63 jederzeit Rohr 52 entlüften, d. h. die Maschine zum Stehen bringen; schließt man den Hahn wieder, so läuft der Motor wieder an. Hahn 63 kann entweder von Hand betätigt werden oder selbsttätig durch irgendeinen Endausschlag, z. B. ist es möglich, bei einem Haspel den Wagen am Ende seines Gleises gegen einen mit Hahn 63 verbundenen Endausschlag stoßen zu lassen und so eine Sicherung gegen Übertreiben zu schaffen. Der Vorzug der Anordnung ist dabei der, daß man den Hahn 63 an jeden beliebigen Punkt legen kann, da er ja mit der übrigen Vorrichtung nur durch eine Rohrleitung verbunden ist.Furthermore, a line 64 can be connected at any point of the tube 52, which can be connected to the outside air by tap 63. So by opening the Vent valve 63 at any time, pipe 52, d. H. bring the machine to a standstill; one closes the tap again, the engine starts up again. Hahn 63 can either be operated by hand or automatically by some final deflection, e.g. B. it is possible with a Reel the car at the end of its track against an end deflection connected to tap 63 to bump and thus to create a safeguard against exaggeration. The merit of The arrangement is that you can put the tap 63 at any point, since it is is connected to the rest of the device only by a pipeline.

Claims

Patent Claims:

1. Indirect regulator with throttle device for compressed air motors, characterized in that that a member (15 or 35) is used in the manner of a pressure reducing valve which the position of the shut-off device by the degree of throttling of a branched off, flowing through a chamber (21 or 41) of the valve Air flow is determined, and that the throttling of this air flow guided to the outside in a tube (24 or 44) automatically by a centrifugal governor (60, 61, 62) and by hand by a tap-type Organ (63) takes place.

2. Regulator according to claim 1, characterized in that the transmission of the Movement of the stepped piston on the throttle element (11) is carried out in such a way that that in the stepped piston a toothing is cut into which one on the The shaft of the throttle valve seated gear engages.

1 sheet of drawings.