DE428968C - Umlaufendes Verstellorgan - Google Patents

Description

Die heute der Reglung von Maschinen allgemein zugrunde liegenden Regler beruhen alle auf dem Prinzip der Fliehkraftwirkung, indem meist zwei Gewichte mit beweglichen Hebelarmen bei Umdrehung je nach der Um-■ drehungszahl verschiedene Stellungen einnehmen und Kräfte ausüben. Es ist bekannt, daß diese Kräfte in den wenigsten Fällen genügen, um ein Absperrorgan zu betätigen, ίο will man nicht große Unempfindlichkeitsgrade zulassen. Letzteres ist nur bei wenigen Maschinen statthaft, während insbesondere alle elektrischen Maschinen kleine Unempfindlichkeitsgrade bedingen. Infolgedessen dienen die Regler in vielen Fällen heute nur noch als Relais und schalten eine andere Hilfsmaschine (Servomotor). So ist z.B. bei den großen modernen Wasserkraftmaschinen ein erheblicher Kraftaufwand nötig, um die Drehschaufeln einer Franzisturbine oder die Flügel einer Kaplanturbine zu betätigen. Ein weiterer Übelstand der heutigen Regler ist der Umstand, daß die Fliehkraftregler bei größerer Änderung der Drehzahl ihre Empfindlichkeit entsprechend der quadratischen Abhängigkeit der Kräfte vom Wege ändern.

Vorliegende Erfindung, bei der zur Reglung ein neuartiges Prinzip zugrunde gelegt wird, löst die vorgenannten Schwierigkeiten in einfacher Weise. Gemäß der Erfindung befinden sich in der Zustromleitung zu der Maschine ein oder zwei Umdrehungskörper a, b mit der Drehachse senkrecht zur Strömungsrichtung, z. B. ist ein Körper mit der Hauptmaschine gekuppelt und läuft zwangläufig mit einer Drehzahl, die der der Hauptmaschine proportional ist, während der andere Körper durch eine Hilfsmaschine auf einer unveränderlichen Drehzahl gehalten wird. Bekanntlich wird auf umdrehende Körper im strömenden Mittel eine Kraft, die sogenannte Magnuskraft, ausgeübt, die rein aerodynamischer Natur ist und die senkrecht zur Strö-. 45 mung gerichtet ist. Sinn und Größe der Umdrehzahl der Hilfsmaschine kann nun so eingestellt werden, daß, wenn der andere Körper gerade mit der normalen Drehzahl läuft, das Moment der auftretenden Kräfte um den Drehpunkt der Arme c, an denen die Körper gelagert sind, verschwindet. Sobald nun die Maschine vor- oder nacheilt, tritt ein Moment auf, das dem Unterschiede der Drehzahl proportional ist und wie beim gewöhnlichen Regler entweder zur Steuerung eines Servomotors oder zur Bedienung eines Absperrorgans benutzt werden kann. Nach dieser Bewegung wird die Maschine mehr oder weniger Dampf, Wasser usw. aufnehmen und hierdurch sich die Drehzahl \'ermindern bzw. erhöhen bis zur normalen, da nur für diesen Fall auf den Regler keine resultierende Kraft ausgeübt wird.

Was die Formgebung des Drehkörpers anbelangt, so ist an und für sich eine beliebige Erzeugungslinie statthaft, doch wird es zweckmäßig sein, Zylinder zu benutzen, die seitlich durch überstehende Scheiben begrenzt sind, um den induzierten Widerstand zu verringern (siehe Göttinger Versuche: B e t ζ , ηο Die Magnuskraft, Z. d. V. D. L, 1925; Heft). Abb. 3 und 4 der Zeichnung stellen die Ausführung eines Reglers dar. Der Zylinder α ist mit einer Hilfsmaschine gekuppelt und läuft mit einer konstanten Drehzahl, während der andere Zylinder b von der Hauptmaschine mit einer dieser proportionalen Drehzahl im entgegengesetzten Sinne angetrieben wird. Die Achsen beider Zylinder befinden sich auf zwei schwenkbaren Armen c, c, die bei Schwankungen der Drehzahl Bewegungen ausführen, die durch die Büchse f und den Zapfen c weitergeleitet werden können. Für die Übertragung der Bewegung auf die Zylinder wurden im Ausführungsbeispiel Schraubenräder d, d verwendet. Es ist auch möglich, die Walzen als Kurzschlußmotor auszubilden, in welchem Falle keine kraftschlüssige Zuführung notwendig ist.

Abb. 5 und 6 zeigen eine Kupplung der go beiden Zylinder durch ein Planetenradgetriebe, das den Zweck hat, die Änderung der Drehzahl und damit die auftretenden Kräfte zu vergrößern. Der mit unveränderlicher Drehzahl laufende Zylinder α trägt am Ende einen Zahnkranz g, der einen auf der Achse des Zylinders b sitzenden losen Zahnring h, der Außen- und Innenverzahnung hat, antreibt. Die Hauptmaschine treibt durch das Schraubenrad i die beiden Planeten-

räder k, k an, die mit dem auf der Achse gekuppelten Ritzel I und mit dem losen Zahnkranz in Eingriff stehen. Bei Änderung der Drehzahl wird diese Änderung aus kinematisehen Gründen gemäß dem Verhältnis vom Radius der Planetenräder zum Radius des Ritzels vergrößert.

Abb. 7, 8 und 9 zeigen eine Ausführung, bei welcher die gleichsinnig umlaufenden Zylinder um ihre Mitte schwenkbar angeordnet sind, α wird durch m, I, 0 von der Hauptmaschine angetrieben, während b durch p, I, q seinen Antrieb von einer Hilfsmaschine erhält. Bei Änderung der Drehzahl treten Momente auf, die durch den Bügel c auf die Büchse f übertragen werden. Wie die Abb. 7 und 9 zeigen, kann letztere Anordnung auch so ausgebildet werden, daß die beiden Zylinder beim Schwenken den Querschnitt verengen bzw. abschließen, so daß ein weiteres Absperrorgan überflüssig wird.

Durch die in Anspruch 1 angeführte Anordnung ist es sogar möglich, bei einem Regler mit nur einem umlaufenden Körper auszukommen. Ein außerhalb der Zuleitungsleitung befindliches Planetengetriebe einfachster Art wird in der Weise betrieben, daß, um die Bezeichnungen von Abb. 5 und 6 zu benutzen, die Planetenräder k, k von der Hauptmaschine, _ der Zahnkranz Ii von der Hilfsmaschine betrieben wird, während das Ritzel / mit dem umlaufenden Körper nach Abb. 1 kraftschlüssig verbunden ist. Größe und Drehsinn der Umdrehungszahl der Hilfsmaschine müssen so gewählt sein, daß bei der normalen Betriebsdrehzahl das Ritzel stillsteht. Ändert sich dann die Drehzahl, so wird das Ritzel und das Verstellorgan mit einer Drehzahl, die der Änderung vom Normalzustande direkt proportional ist, umlaufen, so daß der Regler nur bei Schwankungen Kräfte ausübt, da der umlaufende Körper im Normalzustande stillsteht.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Umlaufendes Verstellorgan, insbesondere für Regler von Kraft- und Arbeitsmaschinen, dadurch gekennzeichnet,

   g₀ daß in dem einer Kraft- oder Arbeitsmaschine zu- oder abströmenden flüssigen oder gasförmigen Mittel oder in einem abgeschlossenen strömenden Mittel überhaupt sich ein oder mehrere umlaufende Körper (a) befinden, deren Umdrehungsachse senkrecht zur Strömungsrichtung ist, so daß bei Änderung der Strömungsgeschwindigkeit oder bei Änderung der Umdrehungszahl des oder der umlaufenden Körper die auf dieselben ausgeübten aerodynamischen Kräfte sich proportional diesen Änderungen ändern (Abb. 1 bis 8).
2. 2. Umlaufendes Verstellorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umdrehungskörper (a, b) mit einem schwenkbaren Arme drehbar gelagert sind, so daß einer von einer selbsttätigen Hilfsmaschine eine unveränderliche Umdrehungszahl erhält, während der andere mit entgegengesetzter Umdrehzahl läuft, jedoch mit der Hauptmaschine gekuppelt ist, so daß bei Änderung der Umdrehungszahl Kräfte auftreten, die zur Reglung der Maschine benutzt werden können (Abb. 3 und 4).
3. 3. Umlaufendes Verstellorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Umdrehungskörper (a, b), die durch zwei Arme in Lagern gehalten werden, um die Mitte schwenkbar sind und bei gleichsinniger Drehung und verschiedener Umdrehungszahl Momente ergeben, die zur Reglung der Maschine benutzt Averden können (Abb. 7, 8 und 9).
4. 4. Umlaufendes Verstellorgan nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umdrehungskörper durch ein Planetengetriebe den Unterschied der Umdrehungszahl erhöhen und somit größere Kräfte erzeugen (Abb. 5 und 6).
5. 5. Umlaufendes Verstellorgan nach Anspruch i, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umdrehungskörper so ausgebildet sind, daß sie den Querschnitt versperren, so daß hierdurch ein vollständiger Regler entsteht (Abb. 7, 8 und 9).
6. 6. Umlaufendes Verstellorgan nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der im strömenden Mittel sich befindliche umlaufende Körper durch das Ritzel eines vorgebauten Planetengetriebes angetrieben wird, dessen Planetenräder von einer Hilfsmaschine eine unveränderte Umdrehungszahl erhalten, während der Zahn- _lo3 kranz von der Hauptmaschine betrieben wird, doch so, daß bei der normalen Umdrehungszahl das Verstellorgan stillsteht und bei Schwankungen der Hauptmaschine mit einer der Schwankung proportionalen Umdrehungszahl läuft, wodurch Kräfte auftreten, die zur Reglung der Hauptmaschine benutzt werden können (Abb. 1, 2, 5 und 6).

   Hierzu. 1 Blatt Zeichnungen.