DE510859C - OEldruckregler fuer Kraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 25. OKTOBER 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 510859 KLASSE 60 GRUPPE

Jakob Bangerter in Burgdorf, Bern Öldruckregler für Kraftmaschinen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Januar 1929 ab

Bei Öldruckreglern für Kraftmaschinen sind Verbindungen zwischen der Muffe des Federreglers und dem Kolben des Servomotors bekannt. Man hat auch schon sogenannte Rückführungseinrichtungen zur Verringerung der Pendelung verwendet. Gemäß vorliegender Erfindung ist in dem Hebel zwischen Muffe und Steuerschieber für die Rückführungsvorrichtung ein längsverschiebbares Gleitstück angeordnet,

ίο welches mit dem Servomotorkolben in mechanischer Verbindung steht. Weiter wird der Steuerschieber des Servomotors durch einen um einen Fixpunkt drehbaren Hebel bewegt, dessen eines Ende mit dem Gleitstück ver-

X5 schiebbar verbunden ist. Durch diese Einrichtung wird bewirkt, daß Größe und Sinn der Bewegung der Reglermuffe gleichzeitig mit der jeweiligen Lage dieser Muffe zur Einwirkung auf den Steuerschieber des Servomotores kommen.

ao (Im Vergleich hierzu kommt bei den bekannten Ausführungen nur die jeweilige Lage der Muffe, d. h. die Erwägung, ob und um wieviel die Muffe gegenüber der Mittelstellung verschoben ist, zur Geltung.)

as Mit der vorliegenden Einrichtung wird ebenfalls als Regelfaktor, ob die Muffe im betrachteten Moment im Ansteigen oder im Sinken begriffen ist, zur Mitwirkung an der Steuerung des Servomotors herangezogen. Zwei verschiedene Zustände beeinflussen somit im betrachteten Moment gleichzeitig den Steuerschieber des Servomotors, nämlich:

a) die Stellung, die die Reglermuffe gegen über der Mittelstellung einnimmt,

b) die Geschwindigkeit, mit der die Reglermuffe im Ansteigen bzw. im Sinken begriffen ist.

Fig. ι beiliegender Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. F ist ein Federregler mit hoher Drehzahl und nahezu konstanter Empfindlichkeit für jede Muffenlage. Die Muffe ist im Punkt α mit einem ungleicharmigen Hebel β verbunden, dessen eines Ende im Punkt b mit dem Hilfssteuerschieber SK und dessen anderes Ende im Punkt d durch eine Stange mit dem im Punkt g gelagerten Hebel f und durch diesen mit dem Hilfskolben k verbunden ist. Der Hebel e trägt ein Gleitstück c, das durch die Stange m, den federbelasteten Winkelhebel n, das Zugorgan 0 mit dem Kolben P des Servomotors in Verbindung steht. Die Lage des Gleitstückes c ist also von der Stellung des Kolbens P abhängig. Im Gleitstück c ist das eine Ende des Hebels i verschiebbar gelagert. Dieser hat seinen festen Drehpunkt in k und ist im Punkt h mit dem Steuerschieber SS verbunden. Durch den Kanal Q wird das Drucke! dem Steuerschieber zugeleitet. Dem Schieber SK ist zur Konstanthaltung des Öldruckes ein Regulierventil R vorgeschaltet. Die Geschwindigkeit des Kolbens P wird auf diese Weise annähernd proportional der Abweichung des Steuerschiebers SS von seiner Mittelstellung gehalten. Die Bewegung des

Hilfskolbens K wird mittels Hebels f auf den Punkt d übertragen unter Umkehrung de: Richtungssinnes,

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende:

Nehmen wir an, die Geschwindigkeit der zu regelnden Maschine beschleunige sich. Die Muffe des Federreglers steigt an. Das Ansteigen des Punktes α bewirkt vorerst ein

to Heben des Punktes b, indem sich der Hebel e um den Drehpunkt d dreht. Mit dem Ansteigen des Punktes b bewegt sich aber der Hilfssteuerschieber SK, und ein Senken des Kolbens K und somit ein Steigen des Punktes d wird bewirkt. Dadurch, daß der Drehpunkt d gehoben wird, dreht sich der Hebel e um den Punkt α und senkt den Punkt b. Es ist leicht einzusehen, daß der Punkt b in eine Ruhestellung kommt, sobald der Kolben K dem Punkt d die Geschwindigkeit

Vd =

erteilt, worin Va die Geschwindigkeit des Punktes a, I und I₁ die Längen der Arme des Hebels e bedeuten (s. Abb. 1). Sobald Vd von diesem Wert abzuweichen sucht, wird der Punkt b so verschoben, daß der Steuerschieber SK die Geschwindigkeit Vd des Punktes d entsprechend korrigiert. Verzögert sich die Geschwindigkeit der Maschine, so gelten ganz analoge Betrachtungen unter Umkehrung des Richtungssinnes der Bewegung.

Angenommen, der Punkt c bleibe stets in der Mitte zwischen α und b, die Veränderungen der Lage von c im Gleitstück seien später näher betrachtet. Der Betrachtung sei wiederum eine Entlastung und somit eine Beschleunigung der Geschwindigkeit der Maschine zugrunde gelegt. Das System durchläuft dann der Reihe nach die folgenden Stellungen:

I. Der Punkt α beginnt sich zu heben, wodurch die Punkte c und b ebenfalls gehoben werden, und zwar mit einer größeren Geschwindigkeit als a, was aus dem Hebelgesetz leicht hervorgeht (s. Schema 1).

II. Durch das Sinken von K wird der Punkt d gehoben, b kommt in diejenige Lage zu stehen, in welcher der Steuerschieber SK dem Punkt d die Hebegeschwindigkeit

Vd=

erteilt (s. Schema II).
In der Wirklichkeit ändert sich aber Va im Verlaufe des Reguliervorganges stets, und die

Stellung von b korrigiert sich fortlaufend. III. Da unter I und II der Punkt c gehoben

wurde, so wurde der Steuerschieber des Servomotors im Sinne des Schließens V bewegt.

Die Maschine erreicht eine Maximalgeschwindigkeit. Die Reglermuffe ist in eine dieser Maximalgeschwindigkeit entsprechendenHöchstlage gelangt, kommt dort zum Stillstand, um nachher wieder herabzusinken (um sich wieder gegen die Mittelstellung zu bewegen). Schemalll zeigt die Stellung, die das Hebelsystem einnimmt im Augenblick, wo sich die Reglermuffe in ihrer Höchstlage im Stillstand befindet, d. h. im Augenblick, wo sich der Bewegungssinn der Muffe umkehrt.

IV. Nun beginnt sich die Muffe α wieder zu senken. Sie befindet sich immer noch oberhalb der Mittelstellung. Weil Punkt α im Sinken begriffen ist, muß sich der Steuerschieber SK bis unterhalb der Mittelstellung verschieben, denn immer wieder sucht b diejenige Stellung einzunehmen, die dem Punkt d die Geschwindigkeit

vd-^{Va{l + ll)}

erteilt (Schema IV).

V. Befindet sich aber der Punkt δ unterhalb der Mittelstellung, dagegen Punkt α oberhalb derselben, und ist Punkt a in diesem Augenblick noch im Sinken begriffen, so muß eine Stellung eintreten, in welchem Punkt c in die Mittelstellung gelangt, obwohl Punkt α immer noch oberhalb derselben liegt. Sobald der Punkt c in der Mittelstellung angelangt ist, kommt der Kolben des Servomotors zum Stillstand (Schema V).

Angenommen, diese Stellung des Servomotorkolbens entspreche gerade der Normaldrehzahl der Maschine. Dann tritt folgendes ein: die Reglermuffe sinkt immer langsamer gegen die Mittelstellung zu, um dort zum Stillstand zu kommen. Wenn aber die Muffe zum Stillstand kommt, so stellt sich der Steuerschieber SK too auch in die Mittelstellung. Unter der soeben gemachten Annahme, daß die Stellung des Servomotorkolbens im Augenblick, wo der Punkt c in die Mittelstellung gelangt, gerade der NormaldrehzaM entspreche, spielt sich der letzte Teil des Reguliervorganges folgendermaßen ab:

Die Reglermuffe sinkt langsam in die Mittelstellung zurück. Punkt d folgt der Bewegung von α und gelangt ebenfalls in die Mittelstellung. Punkt b steigt in die Mittelstellung hinauf und gelangt in dieselbe, sobald Punkt a zum Stillstand gekommen ist. Dann ist: Vd=O₁Va = O. An dieser letzten Periode nahm der Servomotor "nicht teil, d.h. derselbe "blieb unbeweglich.

Bei dieser Betrachtung setzten wir voraus, daß im Augenblick, wo der Punkt c in die Mittelstellung gelangt, der Servomotorkolben gerade eine der NormaldrehzaM entsprechende Lage einnehme. Befindet sich der Punkt c stets in der Mitte zwischen α und b, so trifft

dies nur für einen bestimmten Belastungsgrad der Maschine zu. Nun ist es aber möglich, durch Verschieben des Punktes c zwischen a und b für verschiedene Belastungsgrade der Maschine obiger Vorraussetzung Genüge zu leisten. Es gibt nämlich für jeden Belastungsgrad der Maschine eine Lage des Punktes c, bei welcher nach erfolgtem Reguliervorgang der Punkt c nicht wieder aus seiner Mittelstellung herausgerissen wird, sondern vielmehr, bei welcher das Hebelsystem sich um den Punkt c herumdreht und in seine Mittellage zurückgelangt, ohne diesen Punkt c zu verschieben.
Diese Stellung kann durch praktische Versuche ermittelt werden. Der Punkt c wird dann mit dem Servomotorkolben mechanisch verbunden, und zwar so, daß für jeden Öffnungsgrad der Punkt c die ermittelte günstige Lage einnimmt. Die mechanische Verbindung kann auf beliebige Art, z. B. durch ein Hebelsystem, wie dieses in der Figur gezeigt ist, oder aber durch einen Kamm mit Rolle geschehen. In Schema IVA ist Punkt c zu nahe bei Punkt b liegend dargestellt. Der Kolben des Servomotors kommt zum Stillstand, wenn die Reglermuffe noch zu hoch liegt, und dieselbe sinkt dann von selbst noch bis zur eingezeichneten Stelle Va = O. Die Maschine läuft immer noch zu schnell, und ein neuer Reguliervorgang im Sinne des Schließens beginnt.

Im Schema IVB liegt Punkt c zu nahe bei Punkt a. Der Servomotor wird zu weit geschlossen und muß nachher wieder öffnen, weil die Reglermuffe bis unterhalb der Mittelstellung sinkt.

Im Schema IVC und IVD endlich ist Punkt c in der richtigen Lage dargestellt. Die Reglermuffe kommt gerade in der Mittelstellung zum Stillstand.

Bei dem der Betrachtung zugrunde gelegten Reguliervorgang durchlief das Hebelsystem der Reihe nach die gezeichneten Stellungen I, II, III, IV. Unterdessen bewegte sich der Servomotorkolben stets im Sinne des Schließens.

In IV kam der Servomotor zum Stillstand, obwohl sich die Reglermuffe immer noch über der Mittelstellung befand. Durch die Schließbewegung des Servomotors wurde der Punkt c in diejenige Lage zwischen α und b gebracht, in welcher das Steuerventil des Servomotors durch das weitere Sinken von α und d und durch das Zurücksteigen von b in die Mittelstellung nicht mehr verstellt wird, weil sich das System um c herumdreht, bis die Reglermuffe in ihre Mittelstellung zurückgelangt ist. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß der hier beschriebene Regler die vorzügliche Eigenschaft besitzt, bei schon geringen Schwankungen der Reglermuffe stark auf das Steuerventil einzuwirken, umgekehrt aber, daß durch das Hebelsystem und den Hilfskolben der Servomotorkolben im richtigen Augenblick zum Stillstand gebracht und das so unnötige Hinundherpendeln des Servomotorkolbens um die Gleichgewichtsstellung herum fast gänzlich vermieden wird. Aus der schematischen Zeichnung (Fig. 1) geht ferner ohne weiteres hervor, daß der Regler auf konstante Drehzahl regelt, d. h. daß der Apparat ohne irgendeine besondere Vorrichtung als Isodromregler arbeitet. Der Punkt k ist nämlich unbeweglich, und der Punkt h nimmt bei stillstehendem Servomotor stets dieselbe Lage ein.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt und in Fig. 3 ein Längsschnitt eines praktischen Ausführungsbeispiels des beschriebenen Öldruckreglers dargestellt. Die entsprechenden Teile und Punkte sind gleich wie in der schematischen Fig. 1 bezeichnet. Die Gesamtanordnung ist so getroffen, daß der Servomotor, die ölpumpe und der Hauptsteuerschieber in einem aus einem Stück gegossenen Gehäuse Platz finden und als zusammenhängender Block herausgenommen werden können. Der Regler wird dadurch leicht demontierbar und billig in der Herstellung. Der Antrieb des Federreglers und der ölpumpe geschieht bei kleinen Modellen durch eine gemeinschaftliche Vorgelegewelle. Bei größeren Modellen geschieht der Antrieb der Pumpe mittels durchbohrter Welle und derjenige des Federreglers mittels getrennter Welle, die durch die hohle Antriebswelle der Pumpe geführt ist. Beide Wellen werden dann durch getrennte Riemenscheiben in demselben Drehsinn und mit gleicher Drehzahl angetrieben. Die empfindliehen Teile des Apparates sind durch einen auf das Gehäuse gelegten Deckel gegen Staub geschützt und zugleich leicht zugänglich gehalten.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Öldruckregelungsvorrichtung für Kraftmaschinen, bei welcher die Muffe eines Federreglers mit dem Steuerschieber eines Servomotors verbunden und eine RückführeinrichtungmitHilfskolbenvorgesehenis^da- durch gekennzeichnet, daß in dem Hebel (e) zwischen Muffe und Steuerschieber (SK) für die Rückführeinrichtung ein längsverschiebbares Gleitstück (c) angeordnet ist, welches mit dem Servomotorkolben (P) in mechanischer Verbindung steht, und daß der Steuerschieber (SS) des Servomotors durch einen um einen Festpunkt (K) drehbaren Hebel (i) bewegt wird, dessen eines Ende mit dem Gleitstück (c) verschiebbar verbunden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen