DE425310C

DE425310C - Fliehkraftregler mit fluessiger Schwungmasse fuer Kraftmaschinen

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Publication number: DE425310C
Application number: DEV19161D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-05-06
Filing date: 1924-05-06
Publication date: 1926-02-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Regler, bei welchem der durch die Zentrifugalkraft erzeugte Druck einer rotierenden Flüssigkeitsmenge als regelnde Kraft verwendet wird. Es ist bereits bekannt, diesen Druck als Unterdruck unter dem Atmosphärendruck auf einen nicht mitrotierenden Kolben wirken zu lassen, doch hat diese Ausführung viele Nachteile, unter anderen, daß sie nicht mit horizontaler Drehachse angeordnet werden kann und daß der wirksame spezifische Kolbendruck den Atmosphärendruck nicht überschreiten kann.

Das Neue des vorliegenden Erfindungsgegenstandes besteht in folgendem: Der zentrifugale Druck einer rotierenden Flüssigkeit, deren radiale Dicke durch zwei Abstreifer konstant gehalten wird, wirkt auf einen oder mehrere Kolben, wodurch ein gestängeloser, einfacher Regler für hohe Drehzahlen gegeben ist. Bei sehr hohen Drehzahlen kann, um die Reibung der rotierenden Flüssigkeitmit dem feststehenden Abstreifer zu vermindern, ein Luftpolster zwischen beiden vorgesehen werden, wobei der Austritt der Luft aus der Rohrdurchführung im Gehäuse durch eine Flüssigkeitssperrung luftdicht gemacht ist. Die den Regelvorgang verzögernde Wirkung des Luftpolsters muß dann durch größere Breite der Abstreifer ausgeglichen werden. Dadurch, daß der eine der beiden erwähnten Abstreifer radial verstellbar gemacht wird, kann die Drehzahl des Reglers in weiten Grenzen während des Ganges ohne Änderung der Energie verstellt werden. Um eine Erhöhung der nutzbaren Verstellkraft zu erzielen, läßt man den erwähnten nicht mitrotierenden Kolben als Primärkolben einen Schieber bewegen, welcher einen mit dem Stellzeug verbundenen Hilfskolben mit einer vielfach vergrößerten, durch den Druck der Reglerflüssigkeit erzeugten nutzbaren Stellkraft der Bewegung des Primärkolbens nachführt, ohne daß durch eine besondere Pumpe erzeugtes Drucköl erforderlich ist.

Abb. ι und 2 stellen den Regler nach dem Erfindungsgegenstand in der Ausführung ohne Hilfskolben dar, während in Abb. 3 die Anordnung des Hilfskolben gezeigt ist, wobei, wie durch die Bruchlinie angedeutet, der Regler selbst nicht nochmals mitgezeichnet ist. Abb. 4 stellt den Regler ohne Hilfskolben bei Stillstand der Kraftmaschine und Abb. 5 beim Anlaufen derselben dar.

Nur das Gehäuse A sitzt auf der Welle der Kraftmaschine und rotiert mit dieser, während alle andern auf der Zeichnung enthaltenen Teile nicht mit an der Drehbewegung teilnehmen. Die nachstehend erwähnten spezifischen Drücke sind stets als Überdruck über dem Atmosphärendruck zu verstehen. Die Schnitte durch die Arbeitsflüssigkeit sind horizontal gestrichelt schraffiert.

Bei Stillstand der Kraftmaschine füllt die Flüssigkeit die unteren Räume des Gehäuses .4 aus bis zum Überlaufrand der Gehäuseöffnung (vgl. Abb. 4). Sofort nach Beginn der Drehbewegung nimmt diese Flüssigkeitsmenge eine Ringform, die radial von der Drehachse entferntesten Räume ausfüllend, an, wobei sie durch Sperrung der Durchtrittsöffnungen Y die im Räume E, im Behälter des Abstreifers B, in der Rohrleitung V und im Raum W hinter dem Kolben G befindliche Luft, im nachstehenden

kurz »abgesperrte Luftmenge« genannt, von der Außenluft abschließt (vgl. Abb. 5).

Beim Anfahren der Kraftmaschine wird entweder von Hand oder durch eine automatische Fördervorrichtung weitere Flüssigkeit in den Behälter D gegeben, welche über die Nase U in das Reglergehäuse A fließt. Dadurch wird der zylindrische Flüssigkeitsspiegel in den Räumen E und X radial nach innen rücken, bis er in Berührung mit dem AbstreiferB kommt. Die noch weiter zufließende Flüssigkeit wird zu einem Teil durch den Abstreifer B abgestreift und in die Rohrleitung F, in den mit dem Abstreifer B verbundenen Behälter und den Raum hinter den Kolben G geführt, die dort befindliche Luft in den Raum E drängend, wodurch das Volumen der abgesperrten Luftmenge vermindert und damit ihr Druck entsprechend erhöht wird. Zum andern Teil füllt die noch weiter zugegebene Flüssigkeit den Ring im Raum X auf, so daß sein Spiegel radial nach innen rückt, bis er schließlich in Berührung mit dem Abstreifer C kommt. Indessen hat der Abstreifer JS so viel Flüssigkeit entnommen, daß der spezifische Druck der abgesperrten Flüssigkeitsmenge, im nachstehenden kurz mit ft bezeichnet, gleich dem von der Zentrifugalkraft infolge des Spiegelunterschiedes υ_λ-υ_% erzeugten Druck ist, denn solange der letztere größer ist als ft, wird der Spiegel im Raum E radial nach innen zu wandern suchen, und der Abstreifer B wird so lange Flüssigkeit abstreifen, bis der Spiegel im Raum E durch die hierdurch bedingte Zunahme von ft so weit radial hinausgedrängt wird, daß er gerade außer Berührung mit dem Abstreifer B kommt bzw. daß der Abstreifer B gerade noch so viel Flüssigkeit abstreift, wie aus dem abgesperrten Raum durch Undichtigkeit oder Verbrauch verlorengeht, Hieraus ergibt sich, daß der Druck φ mit dem Quadrate der Drehzahl steigt. Der Spiegel im Raum X ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, vom Druck der Atmosphäre belastet. Es wird beim Anfahren noch so viel Flüssigkeit zugegeben, daß der Behälter D bis zu einem gegebenenfalls vorzusehenden Überlauf aufgefüllt ist, und der Regler ist nun betriebsfertig und bedarf keiner weiteren ölzufuhr von außen.

Der durch die Lage der Abstreifer B und C gegebene Spiegelunterschied r_t-r_z muß so gewählt werden, daß das von dem Raum hinter dem Kolben G, der Rohrleitung F und dem Behälter des Abstreifers B aufnehmbare Flüssigkeitsvolumen größer ist als das für die Steigerung des Druckes der abgesperrten Luft vom Atmosphärendruck auf ft erforderliche Volumen.

Damit von der abgesperrten Luftmenge

6q nichts durch die Durchführung des Rohres / im Gehäuse A verlorengeht, ist letztere mit einer Flüssigkeitssperrung versehen, derart, daß aus der Rohrleitung F durch die Bohrung K von Beginn des Abstreifens durch B an Flüssigkeit in' die Nut T läuft. Ein Teil dieser Flüssigkeit wird durch den Druck φ durch die Dichtungsstelle gedrückt, der Überschuß spritzt über den Rand der Ringnut T und vereinigt sich mit der außen rotierenden Flüssigkeit.

Wird die erwähnte Flüssigkeitssperrung nicht vorgesehen, so entweicht die abgesperrte Luftmenge sofort nach dem Anlaufen des Reglers an der Durchführung des Rohres / im Gehäuse A, und der Regler arbeitet ohne Luftpolster.

Der Druck φ der abgesperrten Luftmenge pflanzt sich durch die Flüssigkeit in der Rohrleitung F nach dem Raum hinter dem Kolben G fort, und sobald die durch φ erzeugte Kolbenkraft größer als die Vorspannung der Feder H wird, beginnt die Regelbewegung, indem der Kolben G unter Zusammendrückung der Feder H entsprechend steigt und mittels seiner Kolbenstange das Drosselorgan auf kleineren Durchgangsquerschnitt einstellt. Die durch die Kolbendichtungsstelle hindurchleckende Flüssigkeitsmenge wird aus der Ringnut F in den Behälter D zurückgeleitet. Der Regelvorgang ist nunmehr der folgende: Bei gleichbleibender Drehzahl der Kraftmaschine wird von dem Abstreifer B genau so viel Flüssigkeit abgestreift, wie aus der Bohrung K und der Dichtungsstelle des Kolbens G ausfließt, so daß der Druck ft der abgesperrten Luftmenge unverändert bleibt. Die aus dem Behälter D der Menge L zufließende Flüssigkeit wird dabei ständig durch den Abstreifer C nach dem Raum D wieder zurückgeführt.

Steigt die Drehzahl der Kraftmaschine infolge einer Entlastung, so wird der infolge des radialen Spiegelunterschiedes T₁-T₂ durch die Zentrifugalkraft erzeugte spezifische Druck am Spiegel im Raum E größer als der Druck ft der abgesperrten Luftmenge, und der Spiegel im Raum E wird radial nach innen gedrängt. Dadurch tritt aber der Abstreifer B in erhöhtem Maße in Tätigkeit und streift mehr Flüssigkeit ab, als durch die Bohrung K und durch die Dichtungsstelle des Kolbens G verlorengeht, und zwar so lange, bis durch die Zusammendrückung der abgesperrten Luftmenge der Druck- derselben gleich dem durch den radialen Spiegelunterschied T₁-T₂ infolge der Zentrifugalkraft bei der gesteigerten Drehzahl bedingten ist. Durch die hierbei sich ergebende Zunahme von φ wird aber der Kolben G unter Zusammendrückung der Feder H nach oben bewegt, wobei er das Dampfdrosselorgan auf kleineren Durchgangsquerschnitt einstellt.

Sinkt infolge einer Belastungszunahme die Drehzahl der Kraftmaschine, so wird der infolge des radialen Spiegelunterschiedes T₁-T₂ durch

die Zentrifugalkraft erzeugte spezifische Druck am Spiegel im Raum E kleiner als der Druck ft der abgesperrten Luftmenge, und der Spiegel im Raum E wird durch den Druck ft radial nach außen gedrängt, so daß der Abstreifer B außer Tätigkeit kommt. Der Verlust an nicht rotierender Flüssigkeit im abgesperrten Raum durch die Bohrung K und durch die Dichtungsstelle des Kolbens G wird demnach nicht ersetzt,

ίο wodurch der spezifische Druck- der abgesperrten Luftmenge auf den durch die Zentrifugalkraft infolge des Spiegelunterschiedes r_rr_% bei der verminderten Drehzahl am Spiegel im Raum E sich ergebenden Druck sinkt. Diese Vermin-

IS derung von ft ergibt aber eine Abwärtsbewegung des Kolbens G durch die Feder, bis wieder die Federkraft gleich der durch ft erzeugten Kolbenkraft ist. Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens G wird das Dampfdrosselorgan auf größeren Durchgang eingestellt.

Der radiale Spiegelunterschied r_x-r_z kann zwecks Drehzahlverstellung dadurch verändert werden, daß einer der beiden Abstreifer radial verstellbar gemacht wird.

as Das in Abb. 3 dargestellte Kolbensystem ersetzt den in Abb. 1 gezeichneten Kolben G und dient zur Vergrößerung der nutzbaren Verstellkraft, für welche bei der Ausführung nach den Abb. 1, 2, 4 und 5 nur die aus dem Ünemp-

findlichkeitsgrad sich ergebende kleine Änderung von ft verfügbar ist.

Der durch den Druck ft erzeugten, nach oben gerichteten Kraft am Kolben M halten die Federn O und P Gleichgewicht. Die Feder O stützt sich gegen den Hilfskolben N und die Feder P gegen das Gehäuse. Der Kolben M ist mit dem Schieber S verbunden, welcher sich im Kolben N bewegt. Die Kraft der Feder O ist so bemessen, daß sie den Hauptanteil des Flüssigkeitsdruckes auf den Kolben M aufnimmt und daß sich bei Abschlußstellung des Schiebers 5 in dem Raum über den Kolben N ein spezifischer Druck einstellt, welcher ungefähr ft/2 ist.

Der Steuervorgang ist der folgende: Steigt ft infolge einer Vergrößerung der Drehzahl, so werden die Federn O und P zusammengedrückt. Der Schieber S wird im Kolben N nach oben bewegt, wodurch die untere Steuerkante des Schiebers S den Austritt der Druckflüssigkeit aus dem Räume über dem Kolben N freigibt. Der Kolben N wird dann mit der ganzen Kraft der Feder O der Aufwärtsbewegung des Schiebers S nachgeführt. Die Verschiebung des Kolbens M ist nur abhängig von der Zunahme von ft infolge der Drehzahlerhöhung und der dadurch hervorgerufenen Zusammendrückung der Feder P, da die auf den Kolben M wirkende Kraft der Feder O bei der Abschlußstellung des Schiebers S immer die gleiche ist.

Sinkt ft infolge einer Verminderung der Drehzahl, so wird der Kolben M durch die Federkräfte nach unten bewegt, wobei die obere Steuerkante des Schiebers S den Durchgang

der Flüssigkeit vom Druck ft in den Raum über dem Kolben N freigibt. Dadurch wird in

; diesem Raum der Druck von ft\z auf ft erhöht, und der Kolben N wird mit einer resultierenden

'. Kraft von ftjz mal der wirksamen Kolbenfläche der Abwärtsbewegung des Kolbens M nach-

, gedrückt. Die Größe dieser Abwärtsbewegung

' ist dabei wiederum nur bestimmt durch die Verminderung von ft infolge Drehzahlabnahme und der daraus sich ergebenden Längenänderung der Feder P. Die aus dem Schieber S und den Kolbendichtungsstellen ausfließende Druckflüssigkeit wird auch hier in den Raum D zurückgeleitet.

Man kann auch von ein und demselben Regler mehrere parallel nebeneinander arbeitende Kolben bewegen lassen und in dieser Weise eine Mehrfachsteuerung betreiben.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Fliehkraftregler mit flüssiger Schwungmasse für Kraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer von einer rotierenden Flüssigkeit abgesperrten nicht mit-

• rotierenden Flüssigkeitsmenge durch einen _Qo Abstreifer (S) erzeugte Überdruck auf einen nicht mitrotierenden Kolben (C-) wirkt, wobei der den Druck erzeugende radiale Spiegelunterschied durch einen zweiten Abstreifer (C) o. dgl. unveränderlich gehalten wird.

2. Fliehkraftregler nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Flüssigkeit durch eine abgesperrte Luftmenge von den nicht mitrotierenden Teilen des Reglers ferngehalten wird, wobei eine Dichtungsstelle der Einführung eines Rohres (1) in das Gehäuse durch Flüssigkeit gesperrt ist.

3. Fliehkraftregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Abstreifer (B und C) radial verstellbar ist.

4. Fliehkraftregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Überdruck der abgesperrten Flüssigkeits- no menge belasteter Kolben (M) ein Steuerorgan (S) bewegt, welches die als Druckflüssigkeit eines Servomotorkolbens (N) dienende Reglerflüssigkeit steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.