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Vorrichtung an Gasmaschinen zur Verhinderung unzulässig hoher Drehzahlen
Zusatz zum Patent 439I77 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verhinderung
unzulässig hoher Drehzahlen bei ohne selbsttätige Regelung arbeitenden Gasmaschinen,
bei welchen im Sinne des Patents 439 177 die Überschrei: tung einer bestimmten
Drehzahl durch einen Hilfssteuerschieber verhindert wird. Gemäß dem Hauptpatent
ist der Hilfssteuerschieher parallel zu einem von Hand einzustellenden Steuerschieber
angeordnet, durch den der Zufluß von Druckflüssigkeit zum Kraftkolben eines die
Ventilhubregelwelle beeinflussenden Servomotors bestimmt wird. Auf den Hilfssteuerschieber
wirkt dabei ein selbsttätiger Regler mit Hilfe von Hebeln tmd Schubgliedern so ein,
daß bei Überschreitung der höchst zulässigen Drehzahl der Flüssigkeitszulauf zu
dem vorgenannten Kraftkolben geändert und dieser auf kleinste Füllung umgestellt
wird. Es wird auf diese Weise erreicht, daß die Maschine nach dem Durchgehen jedesmal
zum Stillstand gebracht wird. Die Sicherheitsvorrichtung - muß dabei erst von Hand
wieder eingestellt werden, bevor man die Maschine wieder anlaufen läßt. Dies kann
unter Umständen störend sein; denn es kann vorkommen, daß der Stillstand von Teilen
des Betriebes, die mit der Gasmaschine zum Stehen kommen, gegebenenfalls andere
Betriebsgefahren verursacht. Die Erfindung hat den Zweck, derartige Gefahrquellen
auszuschließen und die überschreitung der zulässigen Drehzahl zu verhindern, ohne
daß die Maschine dabei zum Stillstand kommt. Es soll also zwar der Kraftkolben des
Servomotors bei überschreitung der Höchstdrehzahl auch auf kleinste Füllung umgestellt,
nach dem Rückgang der Drehzahl jedoch abermals so umgesteuert werden, daß der Maschine
aufs neue Gemisch zugeführt und der normale Zustand wiederhergestellt wird.
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DieserZweck wird:erfindungsge-mäß dadurch erreicht, daß der von Hand
.einzustellende Steuerschieber für die Druckflüssigkeit in einer ihm gegenüber im
SchIebergehäuse beweglichen Steuerbüchse geführt ist, die mit einem ihre Stellung
und damit die Stellung ihrer Kanäle bestimmenden ,ebenfalls durch die Druckflüssigkeit
gesteuerten Kolben verbunden ist, dessen Stellung durch einen parallel zum Handsteuerschieber
im Druckflüssigkeitskreislauf angeordneten Hilfssteuerschieb.er bestimmt wird, der
durch den selbsttätigen Regler beim Durchgehen der Maschine den Flüssigkeitszulauf
zum Kraftkolben der Steuerbüchse und den Zulauf derselben. zum Kraftkolben des Servomotors
durch Umstellung der Büchse bzw. ihrer Kanäle ändert, so daß dieser auf kleinste
Füllung umgestellt wird,
worauf beim Rückgang der Drehzahl die rückläufige
Bewegung des Maschinenreglers auch die Rückverschiebung des Hilfssbeuerschiebers
veranlaßt, wodurch der Flüssigkeitszulauf zum Kolben der Steuerbü chsie und dadurch
der Zulauf von Druckflüssigkeit zum
Servomotorkolben wieder umgestellt und
der Normalzustand wiederhergestellt wird.
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Es wird dadurch der Vorteil erreicht, daß der Betrieb ohne Unterbrechung
mit Leichtigkeit geregelt werden kann.; denn wenn der Maschinenwärter an wiederholtem
Durchgehen merkt, daß der eingestellte Ventilhub der Normalbelastung der Maschine
nicht entspricht, so braucht er nur eine Nachregelung mittels des Handsteuerschiebers
vorzunehmen, um ohne Betriebsunterbrechung die Füllung der Belastung anzupassen.
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Im übrigen kann die neue Einrichtung nach der Erfindung auch mit der
zur Sicherung beim Unterschreiten der zulässigen Mindestdrehzahl dienenden Einrichtung
nach dem Hauptpatent ohne weiteres verbunden werden. Man braucht nämlich in den
Druckflüssigkeitskreislauf parallel zum Handsteuerschieber außer denn bei Überschreitung
der zulässigen Drehzahl wirksamen vorgenannten Hilfssteuerschieber nur den im Hauptpatent
beschriebenen Hilfssteuergchieber, beschrankt auf die Umstellung bici Unterschreitung
der Mindestdrehzahl, @ebenfalls Es sind demnach also zwei unabhängig voneinander
wirkende Sicherheitsvorrichtungen vorhanden, so daß jegliche Gefahr sowohl bei Überschreitung
wie auch bei: Unterschreitung der zulässigen Drehzahlen ausgeschlossen erscheint.
Die beiden Hilfssteuerschieber können dabei in Abhängigkeit von ein und demselben
selbsttätigen Maschinenregler gebracht werden, doch kann man auch. zwei getrennte
Regler verwenden, um gegebenenfalls größere Freiheit in der Wahl der oberen und
der unteren Umstellungsgrenze zu behalten.
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Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei
welchem beide Hilfssteuerschieber von ein und demselben Maschinenregler beelnflußt
werden, ersichtlich.
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Abb. i zeigt eine seitliche Teilansicht der Maschine und der Gesamtanordnung
der Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung und Abb. z in Richtung des Pfeiles
der Abb. i eine Stirnansicht der Vorrichtung mit Schnitt durch den Zylinder nach
der Linie A-B der Abib. z und mit Schnitt durch den Handsteuerschieber.
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Bei dem dargestellten Beispiel ist der bei Unterschreitung der zulässigen
Mindestdrehzahl wirksame Hilfssteuerschlebier, abgesehen von den nicht mehr vorhandenen
für Umstellung beim Durchgehen der Maschine bisher benutzten Schuborganen, der gleiche
wie bei der im Hauptpatent beschriebenen Einrichtung. Einzelheiten dieses Hilfssteuerschiebers
sind daher nicht mehr dargestellt und erläutert, im übrigen aber im den Zeichnungen
für die im Hauptpatent bereits @erwähnten Teile gleiche Bezugszeichen wie in diesem
benutzt.
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Es bedeuten demnach i den Druckflüssigkeitsb.ehälter, P die Pumpe,
z die Druckleitung, die zum Gehäuse 3 des Handsteu:erschiebers führt, und q. die
Ventühubregtelwelle, auf welcher der Servomotorkolben 5' sitzt. Von den das Gehäuse
3 des. Handsteuerschieb.ers mit dein Servomotorgehäuse verbindenden Leitungen 6,
7 ist 6 die bei Einstellung der Drehzahl normalerweise unter Druck stehende und
7 die dabei als Rücklauf dienende Leitung, während 8-bzw. 81, 8= die vom Gehäuse
3 zum Flüssigkeitsbehälter 1 zurückgehenden Rücklaufleitungen sind. Von den Leitungen
z, 6, 7 und 8 sind, wie bisher, Zweigleitungen 2a, 6a, 7a und 8a an das Gehäuse
des Hilfssteuerschiebers 9 angeschlossen, der von der Muffe i9 des Maschinenreglers
aus durch den Hebel 21, den Lenker 2a und die mit der Scheibe 2o verbundene Kurbel
23, im übrigen aber nur bei Unterschreitung der zulässigen 1Vlxndestdrehzaht durch
den Lenker 27 unddie Schubis.tange z9 betätigt wird. Die Innenausbildung
dieses Hilfssteüerschiebers 9 und seiner Antriebsglieder ist die gleiche, wie im
Hauptpatent beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist ferner der von Hand einzustellende Steuerschiebler
a (Abb. z) in einer ihm gegenüber im Gehläuse 3 axial beweglichen Steuerbüchse b
geführt. Mit der letzteren ist ein Kolben c, 'der: in einer besonderen Kammer 3c
des Schiebiergehäuses 3 bieweglich ist, mittels einer durch die Trennwand
d dicht geführten Kolbenstange f fest verbunden. Die Lage dieses Kolbens
c wird gleichfalls durch Druckflüssigkeit bestimmt. Zu diesem Zwecke ist von der
zum Hilfssteuerschiebergehäus:e 9 führenden Zwieigdruckleitung 2a eine weitere Zweigleitung
g, welche in Abb,. a lediglich im Schnitt ersichtlich ist, zum Gehäuse h eines zweiten
Hilfssteuerschieblers i geführt und an den etwa in der Mitte des Gehäuses liegenden
Kanal h angeschlossen. An mehr nach den Enden des Gehäuses 1Z zu liegenden Kanälen
v, ttt sind ferner die Rohrleitungen tt, o ange-: schlossen, von denen
die eine in die Kolbenkammer 3c des Gehäuses 3, rechts vom Kolben c, die andere,
o, links davon mündet. Noch weiter nach -den Enden des Gehä.usesk zu liegende Kanäle
p, g dienen zum Anschluß von Rücklaufleitungen r1, r'-', an die zur Rücklaufleitung
8 führende, in Abh. 2
ebenfalls nur im Schnitt ersichtliche gemeinsame
Leitung r.
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Der Handsteuerschieber ac und der Hilfssteuerschieber z sind in bekannter
Weise als Zweikolbenschieber ausgebildet. Letzterer ist mit Hilfe einer an der Kolbenstange
t angreifenden Schraubenfeder s so eingestellt, daß er normalerweise den Durchgang
von Druckflüssigkeit durch die Leitung g, den Kanal k, den Kanal v und die Leitung
n frei läßt, wobei die Leitung o über die Kanäle m und p und die Leitungen r1 und
r mit der Rücklauflei.-tung 8 in Verbindung steht. Der Kanal g hat dabei lediglich
über die Leitung r2 Verbindung mit der Rücklaufleitung B. Das ein Widerlager für
die Feder s tragende Ende der Kolbenstange t ragt dabei in den Hubweg einer Schubstange
w1, die mit der an der Scheibe 2o festen Kurbel w verbunden ist.
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Die Einstellung des Handsteuerschiebers a erfolgt mittels :einer mit
Handrad x versehenen Spindel y, welche an :einer Kurbel z der Ventilhubregelwelle
4. angelenkt ist. Auf der Spindel y wandert beirr Drehen :eine Mutter y1, an welcher
gelenkig ein am Gehäuse 3 gelagerter zwein xrniger Hebel H angreift. Der zweite
Arm dieses Hebels ist durch ein Schlitzgelenk o. dgl. mit der Kolbenstange 1( des
Schiebers a verbunden. Die Spindel y
bildet gleichzeitig eine Rückführung
für den Schieber a, wie nachstehend näher ersichtlich sein wird.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Beim Normalgang der
Maschine, bei welchem der Kolben 5 des Servomotors etwa die aus Abb. 2 ersichtliche
Stellung einnimmt, befinden sich der Handsteuerschieber a, die Büchse
b und der Hilfssreuerschieber z in der aus den Abb. i und 2 ersichtlichen
Lage. Der Handsteuerschieber a ist mittels des Handrades x so eingestellt, daß er
vor dem Anlassen, wobei sich der Servomotorkolben 5 in der in Abb. 2 gestrichelt
dargestellten Lage befindet, so weit rechts steht, daß er die Kanäle 6k bzw. 7k,
an welche die Leitungen. 6 und 7 angeschlossen sind, um eine Strecke freilegt, um
die der Schifeber a mit Hilfe der Spindel y und des Hebels H nach links geführt
wird, wenn sich der Servomotorkolben 5 aus der gestrichelten Lage in die in ausgezogenen
Linien dargestellte, der gewünschten Füllung entsprechende Normallage bewegt. Der
Hilfssteuerschieber z wird durch die Feder s in der in Abb. i dargestellten Normallage
gehalten, wobei die --- Kanäle k, v
bzw. m, 1,1 miteinander in Verbindung
stehen.
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Wenn also die Maschine z. B. mittels Druckluft angelassen wird, so
drückt die die Druckflüssigkeit aus dem Behälter i entnehmende Pumpe P die Flüssigkeit
durch die Leitung 2 zum Gehäuse 3, gleichzeitig aber über die Zweigleitungen 2a
und g, die Kanäle k und v und die Leitung n in die Kolbenkammer 3c
des Handsteuerschiebergehäuses 3 rechts vom Kolben c, während der Raum links vom
Kolben c über die Leitung o und die Kanäle m, p des Hilfssteuerschiebergehäuses
h mit der Rücklaufleitung 8 durch die Leitungen r1, r verbunden ist. Die Büchse
b wird also in der aus Abb. 2 ersichtlichen Lage gehalten, wobei die Kanäle 6b und
7b derselben mit den Kanälen 6k bzw. 71' des Gehäuses 3 bündig liegen. Aus dem Gehäuse
3 gelangt also die Druckflüssigkeit in die Leitung 6 bzw. in den. Raum ,rechts vom
Kolben 5, während der Raum links vom Kolben 5 über die Leitung 7 und das Gehäuse
3 mit der Rücklaufleitung 8 in Verbindung steht. Der Kolben 5 geht also in die aus
Ab:b. 2 ersichtliche Lage, wobei der Schieber a in die dargestellte Lage geführt
wird, so daß er die Kanäle 6b, 6k, 7b, 7
schließt. Der Kolben 5 kommt also
zur Ruhe. Der Hilfssteuerschiieber 9 bleibt von allen diesen Vorgängen unberührt.
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Sobald nun die Maschine die höchst zulässige Drehzahl überschreitet,
kommt die Schubstange w' der Kurbel w, die durch die nach links wandernde
Muffe i9 des Reglers mehr und mehr zum Ausschlag nach links gebracht worden ist,
schließlich mit der Kolbenstange t in Berührung und verschiebt dann dien Hilfssteuerschieber
t, so daß dieser die Kanäle v, m
zunächst schließt und dann den Kanal
k mit dem Kanal m und den Kanal v mit lern Kanal g in Verbindung bringt. Die Folge
ist, daß Druckflüssigkeit jetzt durch die Leitungen g und o in den Kolbenkammerraum
3c des Gehäuses 3 links vorn Kolben c gelangt, während der Raum rechts von dem Kolben
c über die Leitung tt und die Kanäle v, g sowie die Leitungen r=" r mit der
Rücklaufleitung 8 in Verbindung kommt. Die Steuerbüchse b verschiebt sich infolgedessen
nach rechts, und die Druckleitung 2 kommt durch die. Kanäle 7b, 7k mit der Leitung
7 in Verbindung, während die bisher als Druckleitung wirksam gewesene Leitung 6
durch die Kanäle 6b, 6k mit der Rücklau@fleitung 82 bzw. der Leitung 8 in Verbindung
kommt. Infolgedessen erfolgt nunmehr am Servomotorkolben 5 :ein Kraftimpuls auf
der linken Seite, während -er auf der rechten Seite entlastet ist. Er geht infolgedessen
in die der kleinsten Füllung entsprechende, gestrichelt dargestellte Lage über.
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Wenn infolgedessen die Maschine in der Drehzahl zurückgeht, so kann
sie doch nicht zum Stillstand kommen; denn sobald die Reglermuffe i9 nach rechts
zurückgeht, gibt
die gleichfalls zurückgehende Kurbel iv, bzw. die
Schuhstange iv' die Kolbenstange t und somit die Feder s frei, welche den Hilfssteuerschieber
i in die Ausgangslage zurückbringt, so daß der ursprüngliche Weg der Druckflüssigkeit
zur Kolbenkammer 3c wieder freigegeben wird. Die Steuerbüchse b geht daher ebenfalls
in die aus Abb. z ersichtliche Stellung zurück, und nachdem der in die Stellung
auf Kleinstfüllung 7u,rückgegangene Servomotor 5 inzwischen auchden Steuerschieber
a wieder nach rechts geführt hat, kommt nunmehr die Druckleptung z wieder mit der
Leitung 6 und die Leitung 7 wieder mit der Leitung 8 in Verbfindung. Der Servomotorkolben
5 geht also ebenfalls wieder in die aus der Abb. a ersichtliche Normallage zurück.
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Unabhängig von der vorbeschriebenen Wirkungsweise der neuen Einrichtung
wirkt der Hilfssteuerschieber 9 in der im Hauptpatent beschriebenen Art und Weise
bei unter die zulässige Mindestdrehzahl heruntergehender Drehzahl und bringt dabei
die Maschine zum Stillstand.