-
Drehzahlregler nach dem Tirrillprinzip Die Erfindung bezieht sich
auf elektrische Fliehkraftkontaktregler, die nach Art des bekannten,'Pirrillspannungsreglers
fürelektrische Generatoren oder Kraftnetze arbeiten und deren Wirkungsweise im wesentlichen
darauf beruht, daß an einer in senkrechter Ebene umlaufenden Scheibe ein schwingender
Kontakt befestigt ist, der unter dem Einfluß einer dauernd wirkenden Richtkraft,
im vorliegenden Fall der Fliehkraft, sowie einer periodisch sich über diese lagernden
Steuerkraft, im bezeichneten Beispiel der Schwerkraft, bei jeder Umdrehung einen
Kontaktschluß herbeiführt, wodurch dauernd eine zwangläufig periodische Einwirkung
auf den Antriebsmotor ausgeübt wird. Im Gegensatz zu bereits früher bekannt gewordenen
ähnlichen Einrichtungen, die als träge Regler zu bezeichnen sind, da bei ihnen lediglich
eine Kraft, und zwar die Fliehkraft, verwendet wird, und die Regelwirkung erst dann
beginnt, wenn eine Änderung der zu regelnden Größe stattgefunden hat, findet hier
dauernd gleichsam ein Fühlen des Reglers nach der Drehzahl statt, um schon, wenn
dieselbe das geringste Bestreben zeigt, vom normalen Werte abzuweichen, eine diesen
Änderungen entgegenwirkende Kraft auszulösen. Die Stärke der Regelwirkung ist dabei
in Abhängigkeit gebracht von einer vollkommen masselosen Größe, ähnlich dem Verhältnis
der öffnungs- zur Schließungsdauer während einer der genau .gleichen und zwangläufig
verlaufenden Regelperioden (im vorliegenden Fall während einer Umdrehung des Reglers).
Dieses Verhältnis ist maßgebend für die gerade herrschende Geschwindigkeit, und
seine den Drehzahländerungen unmittelbar folgende Veränderung bestimmt die Dauer
und davon abhängig die Stärke der Regelwirkung auf den Antriebsmotor. Um daher die
Drehzahl willkürlich verändern zu können, hat man bisher das Verhältnis der öffnungs-
und Schließungsdauer veränderlich einstellbar gemacht, und zwar bei dem in Frage
stehenden Regler durch Beeinflussung der Konstanten des den schwingenden Kontakt
tragenden Gliedes oder mit anderen Worten durch Veränderung der periodisch wirkenden
Kraft, die einmal abhängig ist von der Schwerkraft, die auf den schwingenden Kontakt
einwirkt, und von der Gegenkraft der Feder, auf der der letztere befestigt ist.
Man hat ferner eine Veränderung der Drehzahl dadurch zu erreichen versucht, daß
man den Kontaktabstand verstellte, beispielsweise durch Verschiebung des festen
Gegenköntaktes mittels einer Verstellschraubenvorrichtung.
Die Erfindung
hat ebenfalls den Zweck, die Drehzahl auch während des Laufes innerhalb der für
die Wirksamkeit der Regelung zulässigen Grenzwerte zu verändern und geht von dem
Gedanken aus, nicht die periodisch wirkende Kraft, sondern die dauernd wirkende,
d. h. im vorliegenden Fall die Fliehkraft, entsprechend einzustellen. Da die Fliehkraft
abhängig ist von der Masse und vom Abstand vom Drehmittelpunkt, so wird gemäß der
Erfindung der gesamte Regler, d. h. Feder mit Schwingkontakt zusammen auf dem Gegenkontakt,
in seinem Abstande von der Umdrehungsachse veränderlich -ausgestaltet.
-
An Hand der Abb. i sei dies noch näher erläutert. In einem Ordinatensystem
bedeute die parallel zur Abszissenachse verlaufende Linie a die dauernd wirkende
Fliehkraft undx die sich darüber lagernde sinusförmig sich :ändernde Schwerkraft.
Durch die parallele Linie b zur Abszissenachse sei die Kraft dargestellt, die nötig
ist, um ein Berühren der beiden Kontakte herbeizuführen. Wie man leicht einsieht,
wird daher ein Kontaktschluß während der Zeitabschnitte i-2, 3-4 und 5-6 stattfinden.
Das Verhältnis der Kontaktschlußdauer i-2, 3-4 und 5,-6 zu der darauf folgenden
Kontaktöffnungsdauer, 2-3, 4-5 usw. ist nach dem oben Gesagten maßgebend für die
herrschende Geschwindigkeit. Wie man aus der Abbildung leicht erkennt, kann nun
dieses Verhältnis durch Verschieben der Kurve x parallel zur Abszissenachse, finit
anderen Worten durch Verändern der Größe a, d. h. Verändern der dauernd wirkenden
Fliehkraft innerhalb des für die Regelwirkung in Frage kommenden Bereiches, verändert
werden.
-
In den weiteren Abb. 2 bis 5 sind einige praktische Ausführungsbeispiele
zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens angedeutet, wobei von konstruktiven Einzelheiten
der Durchbildung Abstand genommen ist.
-
In Abb. 2 bedeutet i eine umlaufende Scheibe zur Aufnahme der Reglerteile,
die aber beispielsweise auch auf dem Rotor der zu regelnden Maschine, beispielsweise
einer Hochfrequenzmaschine, selbst angeordnet sein können. 2 bzw. 2' sind zwei in
radialer Richtung auseinanderschiebbare Kontaktträger, die normalerweise durch zwei
Federn 3 und 4 zusammengehalten werden; diese sind an Querstücken 5 bzw. 5' befestigt,
welche mit den Kontaktträgern fest verbunden sind. Am äußern Rande der Kontaktträger
2 bzw. 2' befindet sich der Symmetrie halber je :eine Reglervorrichtung, bestehend
aus einer fest eingeklemmten Reglerfeder 6 bzw. 6' mit an ihrem freien Ende angeordneten
Reglerkontakt 7 bzw. 7' und einem fest auf den Kontaktträgern 2 bzw. 2' angeordneten
Gegenkontakt 8 bzw. 8'. 9 und io bzw. 9' und io' sind Führungen für die verschiebbaren
Kontaktträger 2 bzw. 2'. Die letzteren besitzen in ihrer Mitte eine Bohrung, in
der ein in der Achsenrichtung verschiebbarer Verstellkegel i i (Abb. 2, die eine
Seitenansicht zu Abb. i darstellt) mittels der feststehenden Stellschraube 12 verschoben
wird. Der Verstellkonus i i besitzt an seinem einen Ende einen zapfenförmigen Ansatz
13, der in eine Bohrung der Welle 14, die eine Gegendruckfeder 15 enthält,
eingreift. Um möglichst reibungsfrei den Druck zwischen Druckschraube 12 und Einstellkegel
i i zu übertragen, ist eine Lagerkugel 16 in einen zapfenförmigen Ansatz des Kegels
i i eingelassen, so daß die stillstehende Druckschraube theoretisch nur in einem
Punkte mit dem umlaufenden Kegel i i in Berührung steht. Statt dieser Kugel 16 kann
aber auch irgendein beliebiges Drucklager oder Kugellager verwendet werden.
-
Eine weitere praktische Ausführungsform, aber ohne Zugfedern 3 und
4 nach Abb. 2, die bei den in Frage stehenden äußerst hohen Zentrifugalkräften sehr
kräftig ausgeführt werden müssen, ist durch die Abb.4 und 5 gegeben. i bedeutet
wieder die umlaufende Reglerscheibe, 2 den oberen, 2' -den unteren verschiebbaren
Kontaktträger. 3 und 4 bzw. 3' und 4' sind Führungsleisten, während 5 bzw. 5' und
6 bzw. 6', ferner 7 bzw. 7' die beiden Regler mit Kontaktfeder, schwingendem Kontakt
und Gegenkontakt darstellen. Die beiden Kontaktträger 2 und 2' besitzen an ihrem
inneren Ende zwei keilförmige Ansätze 8 bzw. 8' (s. Abb. 5), die in einem entsprechenden
Hohlkeil 9 eingepaßt sind, der beim. Verstellen einer feststehenden Druckschraube
io die beiden Kontaktträger nach innen oder nach außen verschiebt. Um eine dauernde
kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Ansatz der Kontaktträger und dem Hohlkeil
9 zu sichern, dienen eine zwischen den beiden Kontaktträgern angeordnete Druckfeder
i i sowie zwischen den keilförmigen Ansätzen 8 und 8' und dem Hohlkeil 9 angeordnete
Schwalbenschwanzverbindungen 12 bzw. r2', die in der Abbildung nur gestrichelt angedeutet
sind. 13 bedeutet wieder, wie in Abb. 3, eine Lagerkugel bzw. ein beliebiges Drucklager.
Es lassen sich natürlich noch andere Ausführungsformen angeben, die alle den gemeinsamen
Erfindungsgedanken verwirklicli en.
-
Die Erfindung läßt sich sinngemäß überall da anwenden, wo nicht gerade
Fliehkraft und Schwerkraft als konstante Richtkraft und als periodische Steuerkraft
Verwendung finden,
sondern wo eine dieser Kräfte oder beide zusammen
durch irgendeine andere Kraft ersetzt sind, beispielsweise durch magnetische Kräfte.