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Beharrungsregler Die Erfindung betrifft Beharrungsregler mit lotrechter
Welle, bei denen die Regelung nach Maßgabe der Veränderung im Geschwindigkeitsverhältnis
hervorgerufen wird.
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Es sind bereits derartige Regler mit einem treibenden Teil, der sich
entsprechend der Geschwindigkeit der zu regelnden Kraftmaschine dreht, und mit einem
frei drehbaren Beharrungsgliede,gewöhnlich in Gestalt eines Schwungrades, bekannt,
das durch eine nachgiebige Kupplung von dem antreibenden Teil in Bewegung gesetzt
wird und einen Steuerteil, z. B. einen Kolbenschieber, entsprechend der Winkelverstellung
zwischen ßeharrungsglied und treibendem Glied bei Wechsel in den Beschleunigungsverhältnissen
verstellt.
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Gemäß der Erfindung besteht die nachgiebige Kupplung zwischen treibendem
Teil des Reglers und Beharrungsglied oder Schwungrad in einer Nockenfläche an einem
der Glieder; auf die Rollen o. dgl. des anderen Teiles einwirken; die beiden Teile
werden ständig in Arbeitsbeziehung zueinander :mit gleichbleibendem oder von vornherein
festlegbarem Druck gehalten, derart, daß bei Veränderung der Geschwindigkeit des
treibenden Gliedes relative Winkel und Axiallage zwischen treibendem Gliede und
Schwungraid sich änldern, und daß während einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung
die Teile bestimmte Relativlagen einnehmen, die von -der Gestalt der Nockenfläche
und vom verwendeten Druck abhängig sind. Das Schwungrad oder Beharrungsglied ist
mit dem Steuerungsgetriebe, z. B. einem die Bremsen einer Fördermaschine steuernden
Ventil, verbuntden.
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Bei seiner zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen
dem treibenden und dem Beharrungsglied eine Dämpfungseinrichtung angeordnet, die
vorzugsweise durch Flüssigkeitsreibung wirkt.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnung beispielsweise in einem lotrechten
Mittelschnitt dargestellt.
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Eine lotrechte Welle i ist mittels Kugel-oder Rollenlager in einem
Gehäuse gelagert; vorzugsweise sind an den Wellenenden hallige Kugellager 2, q.
vorgesehen und außerdem an einem Ende ein balliges Stützkugellager 3. Die Welle
i wird von der Vorrichtung, deren Geschwindigkeit zu regeln ist, beispielsweise
einer Fördermaschine, z. B. durch ein austauschbares Kegelradpaar 5, 6,
von
einer Welle 7 aus in Umdrehung versetzt.
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Auf dem unteren Ende der Welle i ist über dem Lager :2 das treibende
Glied 8 starr befestigt, das hier scheibenförmig gestaltet ist. Die Scheibe trägt
am Umfange leicht drehbare Rollen 9, vorzugsweise in Gestalt von Kugellagern, die
auf waagerechten,radial gerichteten Wellen io gleichmäßig um die Welle i herum verteilt
sind. Zweckmäßig sind drei im i:2o°-A(bstande angeordnete Rollen dieser Art vorgesehen.
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Das Beharrungsglied oder Schwungrad i i ist gleichachsig zur Welle
i unmittelbar über der Scheibe 8 angeordnet. An seiner Unterseite ist durch Bolzen
12 eine kreisförmige N ockenscheibe 13 angebracht. Diese Scheibe 13 .besitzt -drei
gleichartig gestaltete Nockenilächen 13a, die auf den drei Rollen 9 aafliegen. Das
Schwungrad i i ist auf (der Welle i durch ein 'balliges Kugellager 14 zentriert;
zwischen Welle und Lager ist jedoch ein geringes Spiel, beispielsweise 1/4p mm,
,belassen, so daß sich .das Rad i i sowohl axial gegen die Welle verschieben wie
auch sich dagegen drehen kann. Das Kugellager 14 ist so angeordnet, daß der Mittelpunkt
seiner balli.gen Fläche mit dem Schwerpunkt des Schwungrades i i und der damit verbundenen
Masse zusammenfällt. Wenn sich also das Schwungrad infolge von Unregelmäßigkeit
an den verschiedenen Nockenlächen 13' oder in der Anordnung der Rollen 9 leicht
schräg stellt, so bleibt der Schwerpunkt des Schwungrades doch in :der Achse -der
Welle i, und die Auswuchtung wird nicht gestört; das erwähnte Spiel gestattet neben
der Ausbildung des Lagers 14 als balliges Kugellager die Schrägstellung.
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Das Schwungrad oder Beharrungsglied i i ist mit dem Steuer- oder Regelglied
gekuppelt, das im Beispiel als Kolbenschieber 15 ausgestaltet ist. Der Schieber
15 umschließt die Welle i mit geringem Spiel, z. B. 1j4 mm. Am unteren Ende ;besitzt
er zwei oder mehrere Klauen oder Vorsprünge 16, -die frei in entsprechende Schlitze
17 des Schwungrades ii passen, so idaß der Schieber 15 mit dem Schwungrade
umläuft. Weiter besitzt der Schieber 15 in der Nähe ,des unteren Endes einen Flansch
18, zu dessen .beiden Seiten je ein Ring 19 vorgesehen ist. Diese Ringe 19 haben
an den gegenüberliegenden Flächen diametral angeordnete, rechtwinklig zueinander
stehende Rippen. Die Ringe liegen zwischen der Oberseite des Schwungrades i i und
einem damit verbundenen Befestigungsring 2o. Durch die Anordnung der mit Rippen
versehenen Scheiben und des Flansches 18 wird der Schieber 15 genötigt, den lotrechten
Bewegungen des Schwungrades zu folgen, ohne jedoch etwaige Schrägstellungen des
Schwungrades i i mitzumachen. Durch die Drehung des Kolbenschiebers 15 wird die
Empfindlichkeit der Wirkung gesteigert, da ruhende Reibung beseitigt wird.
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Den Kolbenschieber 15 umschließt ein mit Kanälen versehener Rohrschieberteil24,
der mit Kanälen 21 bis 23 zusammenarbeitet, und der durch einen Hebel
25 des nicht dargestellten, unter Flüssigkeitsdruck stehenden Kolben eines
nicht dargestellten Servomotors bewegt werden kann, oder vom Regler gesteuert wird
und seinerseits die Geschwindigkeit der zum Regler gehörigen Maschine Üb°rwacht.
Der Teil 23 soll durch nicht dargestellte Mittel mit dem Servomotor verbunden sein.
Der Rohrschieber 2.a. folgt dem Kolbenschieber 15; die Anordnung ist im allgemeinen
ähnlich der, wie sie bei Turbinenregleranordnungen verwendet wird.
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Das treibende Glied 8 besitzt auf der Oberseite einen Ringkanal 26,
in deri ein Ring 27 an der Unterseite der Nockenscheibe 13 mit geringem Spiel eingreift.
Der Ringkanal 26 wird mit 01 gefüllt, das durch seine Viskosität die Relativbewegung
zwischen Scheibe 8 und Schwungrad ii dämpft.
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Der Kolbenschieber 15 weist eine kleine Bohrung 28 auf, durch welche
Öl aus -dem Kanal2z ständig in ,den .engen Spaltraum zwischen Schieber und Welle
i gelangen kann. Das Öl fließt mit dem Lecköl abwärts und gelangt in den Ringraum
29 an -der Oberseite der Scheibe 8, von wo es in den Ringkanal :26 durch radiale
Bohrungen 30 gelangen kann. Die Größe der Dämpfung kann im gewissen Grade
durch Nadelventile 31 in diesen Bohrungen geregelt werden. Durch die ölführung wird
:gleichzeitig eine Schmierung der beweglichen Teile erzielt.
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Die Nockenflächen 13a ruhen auf den Rollen 9 mit einem Druck entsprechend
dem Gewicht des Schwungrades und der unmittelbar damit verbundenen Massen. Man kann
durch Verwendung entsprechender Nockenprofile jede gewünschte Beziehung zwischen
.Beschleunigung oder Verzögerung und Hub -des Schwungrades -i i erzielen. Wenn beispielsweise
der Axialhub des Schwungrades über den ganzen Wirkbereich proportional sein soll,
so wird das Nockenprofil parabolisch gestaltet sein müssen. Man kann auch die Charakteristik
Hubbeschleunigung für Vorwärts- und Rückwärtsdrehung nach verschiedenen Gesetzen
gestalten, indem man unsymmetrische Nockenprofile anwendet.
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Befindet sich die Welle i in Ruhe oder läuft sie mit gleichbleibender
Geschwindigkeit, so nimmt das Schwungrad i i infolge ; seines Gewichtes die tiefs-tmögliche
Stellung auf den Rollen 9 ein. Wird die Welle i beschleunigt
oder
verzögert, so tritt eine Relativverdrehtrng zwischen Schwungrad und Scheibe 8 ein,
bis eine Gleichgewichtslage erzielt wird, in der die Reaktion zwischen Rollen 9
un,1 -Nockenscheibe 13 dein Gewicht des Schwungra:les und -dein Drehmoment, das
notwendig ist, um es iin gleichen Maße zu beschleunigen wie die Welle, das Gleichgewicht
hält. Demnach wird infolge der Einwirkung der N ocl:enflächen 13a das Schwungrad
in eine Ebene steigen oder fallen, die durch die Zunahme oder Abnahme der Beschleunigung
oder Verzögerung und die Profilform der Nockenfl.ächen 13,2 bedingt wird.
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NVährend der Zunahme der Beschleunigung q,der Verzögerung hebt sich
der Kolbenschieber 1 5 trn"i %=erbindet die Leitung 23 mit dem Auslaß. Wenn dieser
Kanal mit dem Servornotor verbunden ist, so fließt aus seinem Zvlinder Druckmittel
aus. Die sich "daraus ergebende Bewegung des Kolbens wirkt :auf den Hebel 25 ein,
der den Rohrschieber 24 so lange bewegt, bis er den Durchlaß 23 wieder abgeschlossen
hat. Nimmt die Beschleunigung a der Verzögerung ab, so senkt sich der Rohrschieber
15 und verbindet den Kanal 22, der mit der Druckmittelzuleittrng verbunden sein
möge, mit dein Durchlaß 23, so daß ' Druckmittel zum Servomotorkolben gelangt, der
sich so lang;. bewegt, bis unter @'erinittlung des Hebels 25 der Rohrschieber 24
wieder so weit verschoben ist, daß der Durchlaß 23 wieder abgeschlossen ist.
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Selbstverständlich lassen sich verschieIne Ausführungsarten ohne Abweichung
vom Erfindungbereich treffen. Beispielsweise können die reibungsmindernden Rollen
am Schwungrad tuid die Nockenflächen :am treibenden Gliede sitzen. Ein Beharrungsregler
gemäß der Erfindung läßt sich vielfach an--wenden. Er ist besonders geeignet zur
RegeIung des :\nzuges der Bremsen des Getriebes ton Fördermaschinen. Er kann zu
diesem Zwecke dazu benutzt werden, entweder unmittelbar oder durch pneumatische,
hydraulischo oder ölrelaissvsteme das Ventil der Bremsschuhe zu steuern, so daß
eine festgelegte Verzögerung ides Getriebes erzielt wird.