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Fliehkraftregler für Fördermaschinen Fliehkraftregler üblicher Bauart-
werden in der Regel erst wirksam, wenn die Geschwindigkeit der zu regelnden Bewegung,
z. B. der Bewegung eines Förderkorbes, einen so hohen Wert erreicht hat, daß die
Fliehkraft des Reglers alle an der Reglermuffe angreifenden, ihre Verschiebung hemmenden
Widerstände überwindet. Diese Widerstände setzen sich zusammen aus dem auf die Reglermuffe
wirkenden toten Gewicht, ihrer Reibung und zusätzlichen Belastungen, die von der
Bauart des Reglers abhängen. Derartige Regler können daher erst nach Erreichen einer
gewissen Mindestgeschwindigkeit wirksam werden. Wird die Belastung der Reglermuffe
veränderlich gemacht, so ist der Regelbereich oberhalb dieser Mindestgeschwindigkeit
veränderlich.
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Die Erfindung bezweckt, diese Mindestgrenze zu beseitigen und Fliehkraftregler
mit veränderlichem Regelbereich zu schaffen, die schon bei ganz geringen Geschwindigkeiten
auslösen können, -also hoch empfindlich sind. Wünschenswert ist das besonders für
Fördermaschinen, deren Geschwindigkeiten vorgeschrieben sind, zu Beginn der Bewegung
von Null aus anwachsen und am Ende der Bewegung auf den Wert Null zurückgehen. Die
Erfindung erlaubt es, die Geschwindigkeiten derartiger Maschinen in allen Augenblicken
der Bewegung mit Hilfe eines einzigen Reglers zu überwachen, also auch die langsamen
Geschwindigkeiten zu Beginn und am Ende der Bewegung. Das wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß der Regler eine in Abhängigkeit von der zu steuernden Hauptbewegung
veränderliche Muffenbelastung und außerdeiri einen Ausgleich für das auf die Muffe
wirkende tote Gewicht erhält. Wird bei Beginn oder am Ende der Bewegung die Reglermuffe
ganz entlastet und das gesamte auf sie wirkende tote Gewicht ausgeglichen, so braucht
unter Vernachlässigung anderer Einwirkungen die Fliehkraft nur den Reibungswiderstand
der Reglermuffe zu überwinden, damit der Regler in Tätigkeit tritt. Bei wachsender
Belastung der Reglermuffe wird dann, von diesem Mindestwert ausgehend, die Empfindlichkeit
des Reglers entsprechend der zulässigen Geschwindigkeitszunahme der gesteuerten
Bewegung vermindert.
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Für die Belastung kann in der bei Reglern üblichen Weise eine Belastungsfeder
benutzt werden, die durch Veränderung der Federspannung eine leichte Belastungsänderung
erlaubt. Für den Gewichtsausgleich an der Reglermuffe wird zweckmäßig eine Ausgleichsfeder
verwendet, die der Belastungsfeder entgegenwirkt. Zur Spannungsänderung der Belastungsfeder
während des Betriebes wird zweckmäßig-ein von der Hauptbewegung abgeleiteter Antrieb,
bei Fahrkörben beispielsweise eine mit dem Höhenanzeiger in Verbindung stehende
Einrichtung, benutzt. Wird auch für -die Ausgleichsfeder eine Veränderung der Federspannung
vorgesehen,
so kann der Regelbereich noch weiter erhöht werden;
beispielsweise ist es dann möglich, durch Entspannung der Ausgleichsfeder den Gewichtsausgleich
aufzuheben, so daß bei hohen Geschwindigkeiten die Belastung um das auf die Reglermuffe
wirkende tote Gewicht erhöht wird.
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Die erfindungsgemäße Wirkung könnte statt mit zwei Federn auch mit
einer einzigen Feder erreicht werden, die aber wechselnd auf Zug und Druck beansprucht
sein muß und deren Einstellung Schwierigkeiten macht.
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Die Zeichnungen zeigen in Abb. i Schaubilder für die Geschwindigkeit
einer Fördermaschine, in Abb. 2 schematisch einen Fliehkraftregler üblicher Bauart
für Auslösung bei einer einzigen Mindestgeschwindigkeit, in Abb.3 schematisch ein
Ausführungsbeispiel für einen Fliehkraftregler nach der Erfindung mit veränderlichem
Regelbereich und Gewichtsausgleich, in Abb. q. einen Teil eines Geschwindigkeitszeitdiagramms
einer Fördermaschine und in Abb. 5 den abgeänderten unteren Teil eines Reglers nach
Abb.3, bei dem beide Federn spannungsveränderlich sind.
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Die für Förderkörbe vorgeschriebenen Geschwindigkeiten sind verschieden,
je nachdem ob die Last aus Personen oder aus Erzeugnissen besteht. Für Erzeugnisse
(Kurven a, b, c in Abb. i) sind höhere Geschwindigkeiten erlaubt als für Personen
(Kurven d, e, f). a- und d zeigen das Geschwindigkeitszeitdiagramm
für normale Fahrten. b und e
sind die Einhüllenden dieser Geschwindigkeiten,
die der Auslösungsgeschwindigkeit des Reglers benachbart liegen (Anzeige, daß der
Regler sehr bald in Tätigkeit tritt). c und f sind die Einhüllenden der Auslösungsgeschwindigkeiten
des Reglers bei der Beförderung von Erzeugnissen und Personen. Die Bewegung erfolgt
anfangs während der Zeiten i und i' mit Beschleunigung, dann während der Zeiten
2 und 2' gleichförmig und schließlich während der Zeiten 3 und 3' mit Verzögerung
(Bremsung des Förderkorbes). Da Erzeugnisse mit höherer Geschwindigkeit befördert
werden als Personen, ist die aus den Strecken i, 2 und 3 zusammengesetzte Gesamtdauer
einer Fahrt für Erzeugnisse kürzer als die aus den Strecken i', 2' und 3' zusammengesetzte
Gesamtdauer einer Fahrt für Personen. Die Erfindung ermöglicht es, daß die Auslösegeschwindigkeiten
bei Beginn und am Ende der Fahrten dicht über den zulässigen Geschwindigkeiten liegen.
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In dem in Abb. 2 schematisch dargestellten Begrenzer gewöhnlicher
Bauart ist U ein von der liegenden Welle der Maschine angetriebenes Kegelrad, das
mit dem Kegelrad U' in Eingriff steht, das eine Welle T dreht, an deren oberem Ende
ein Gelenkviereck V befestigt ist, das Kugeln 0 nach gleicher Art wie bei den gebräuchlichen
Fliehkraftreglern trägt. Die Drehgeschwindigkeit der Kugeln 0 ist somit abhängig
von der Drehgeschwindigkeit der Maschine.
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Für eine gegebene Geschwindigkeit der Maschine bestimmt der Ausschlag
der Kugeln 0 die Verschiebung eines vom unteren Teile des Gelenkvierecks V bewegten
Gleitstückes A von unten nach oben. Dieses Gleitstück A nimmt bei seiner Aufwärtsbewegung
eine Welle O mit, die im Innern der Kreuzwelle T gleitet, und an deren unterem Ende
ein Konus B befestigt ist. Dieser Konus hebt nun eine Stellschraube C an, die am
Ende eines um die Achse R' schwenkbaren Winkelhebels befestigt ist, und bewirkt
dergestalt die Auslösung des Relais L.
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B ist eine Druckfeder, die auf das Gleitstück A wirkt und dazu dient,
die Wirkung der Fliehkraft auszugleichen und in der Ruhelage das erwähnte Gleitstück
in seine tiefste Lage zu führen.
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D ist eine Zugfeder, die auf den Winkelhebel R der Stellschraube C
wirkt.
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Die durch die Fliehkraftwirkung der Kugeln 0 zu überwindenden Wirkwiderstände
rühren her erstens vom toten Gewicht des Gleitstückes A und der sich an es anschließenden
Stücke, die wie das Gleitstück an der Aufwärtsbewegung teilnehmen, zweitens von
der Wirkung der Feder B, drittens von der Rückwirkung der Feder D der Stellschraube
C und viertens von der Reibung, die sich der senkrechten Verschiebung des Gleitmechanismus
entgegensetzt.
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Setzt man voraus, daß die Feder B nicht zusammengedrückt ist, wenn
das Gleitstück A sich in seiner tiefsten Stellung befindet, so wird so lange keine
senkrechte Verschiebung der. gleitenden Teile eintreten, bis die Fliehkraftwirkung
der Kugeln 0 ausreicht, um die unter erstens, drittens und viertens genannten Widerstände
zu überwinden. Diese Widerstände haben einen nahezu konstanten Wert für alle Stellungen
des Gleitstückes A, die zum Bewirken der Auslösung herangezogen werden. Daraus folgt,
daß bei einem Geschwindigkeitsbegrenzer der besprochenen Art die auf die Kugeln
0 wirkende Fliehkraft ein Verschieben des gleitenden Teiles erst oberhalb einer
bestimmten Geschwindigkeit bewirkt, die im Wege des Versuches bei verschiedenen,
praktisch verwendeten Apparaten zu ungefähr 5o % der zulässigen Geschwindigkeit
bestimmt worden ist; oberhalb dieser Geschwindigkeit wird die überschüssige Fliehkraft
durch das Zusammendrücken der Feder B ausgeglichen.
Um bei einem
Geschwindigkeitsbegrenzer nach der Erfindung, wie er in Abb. 3 veranschaulicht ist,
so weit als möglich den vorstehend erwähnten Unempfindlichkeitsbereich zu verkleinern,
ist eine Ausgleichfeder E hinzugefügt worden, deren unteres Ende sich auf das Gehäuse
bP- des Apparates stützt und deren oberes Ende einem Anschlag G anliegt, der am
Ende einer gleitenden Welle O_' angeordnet ist, die gewissermaßen eine Fortsetzung
der gleitenden Welle O ist. Diese Feder E hebt in einem bestimmten Maße und entsprechend
ihrer Charakteristik die im vorstellenden unter erstens und drittens genannten Widerstände
auf.
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In gleicher Weise ist die' Feder B nach Abb. z durch die Feder B'
ersetzt worden, die sich nicht mehr auf der Welle T befindet, sondern auf der Gleitwelle
O', auf der sie so angeordnet ist, daß es ermöglicht wird, während der Bewegung
ihre Länge und infolgedessen den Betrag ihrer Wirksamkeit zu ändern. Zu diesem Zwecke
stützt sie sich mit ihrem unteren Ende auf den genannten Anschlag G, der mit der
Welle O verbunden ist, mit ihrem oberen Ende dagegen auf ein Stück F, das senkrecht
längs der genannten Gleitwelle verschoben werden kann. Diese Gleit-«-elle O' nimmt
praktisch nicht an der Drehbewegung der Welle 0 teil, sie ist vielmehr lediglich
deren axialer Verschiebung unter-«-orfen, infolge einer Einrichtung, die einem Kugellager
ähnelt und die beispielsweise im Innern des Auslösekonus I( angeordnet ist.
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Während der Periode der gleichförmigen Bewegung bei einer Förderung
von Erzeugnissen (Teile 2 der Diagramme nach Abb. i) wird das Stück F in seiner
tiefsten Stellung durch einen Hebel H gehalten, der um die Achse H"' schwingbeweglich
ist, und auf den durch Vermittlung eines Gestänges H' ein Gegengewicht
I wirkt; eine Stellschraube J, die an einem Fortsatz H" des
Hebels H angeordnet ist, kann mit einem Anschlag P in Berührung kommen, der
sich am Gehäuse W befindet und die Verschiebung des Stückes F nach dem unteren Teile
des Apparates begrenzt. Die zugehörige Stellung ist in Abb. 3 durch gestrichelte
Linien veranschaulicht.
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Unter diesen Bedingungen wirken die Federn B' und E so, daß die Wirkung
der Fliehkraft bei der normalen Geschwindigkeit ausgeglichen wird, ohne eine Verschiebung
des Konus h herbeizuführen.
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Nimmt die Geschwindigkeit der Maschine bis zum Erreichen der zulässigen
Höchstgeschwindigkeit zu, so überwiegt die Wirkung der Fliehkraft, und sie wird
ausgeglichen durch ein zusätzliches Zusammendrücken der Feder B', wobei sich die
Gleitwelle O' und demzufolge auch der Anschlag G nach oben verschieben; gleichzeitig
und aus gleichem Grunde streckt sich die Feder E. Dadurch wird die senkrechte Verschiebung
der Welle O und des Konus K ausreichend, um auf die Stellschraube C zu wirken und
dergestalt die Auslösung des Relais L zu bewirken.
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Während der Periode der Verzögerung (Teil 3 der Diagramme nach Abb.
i) ist es möglich, Verschiebungen des Stückes F von unten nach oben längs der Welle
Ö' festzulegen. Diese Verschiebungen können jeweils der Lage des steigenden Förderkorbes
vom Beginn der in Rede stehenden Periode der Verzögerung bis zur Ankunft an der
Oberfläche entsprechen. Zu diesem Zwecke genügt es, auf das Gegengewicht I in irgendeiner
Weise einzuwirken, beispielsweise durch Vermittlung der Läufer des Höhenzeigers
der Förderkörbe, um die Schwingung des Hebels H im Sinne des Pfeiles
v (entsprechend der in Abb. 3 durch ausgezogene Linien gekennzeichneten Lage)
zu bestimmen.
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Das Anheben des Stückes F bestimmt die Dehnung der mit ihm verbundenen
Feder B', weniger ausgesprochen die der Feder E, deren Spannung sich wenig ändert;
infolgedessen findet die Verschiebung des Konus K und somit auch die Auslösung des
Relais L bei mehr und mehr verringerten Geschwindigkeiten statt, je nachdem wie
sich das Stück F aufwärts bewegt. Die gemeinsame Formänderung der Federn B' und
E ergibt die Kurve der Auslösegeschwindigkeiten c der Abb. i.
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Ein richtiges Berechnen der Teile des Begrenzers gestattet das Erreichen
einer Kurve der Auslösegeschwindigkeiten, die die normale Kurve der Geschwindigkeiten
der Maschine bis auf sehr geringe Beträge der gleichförmigen Geschwindigkeit einhüllt.
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Es ist hier zu bemerken, daß die Verschiebung des Konus K vor dem
Bewirken der Auslösung des Relais L einen Stromkreis über eine Kontaktvorrichtung
J.I geschlossen hat, wobei ein sichtbares oder hörbares Signal in Tätigkeit gesetzt
wird, das dem Maschinisten die nahe bevorstehende Auslösung des Geschwindigkeitsbegrenzers
anzeigt. Die dieser Signalgebung entsprechenden verschiedenen Geschwindigkeiten
sind in Abb. i durch die Kurve b veranschaulicht.
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Es ist selbstverständlich zulässig, die Gestalt dieser einhüllenden
Kurve dadurch zu ändern, daß in anderer Weise auf den Hebel H eingewirkt wird, beispielsweise
dadurch, daß man nur einen bestimmten Teil der Winkelverschiebung des Hebels H nutzbar
macht, die ausreicht, um die Fliehkraftwirkung der Kugeln O bei der gleichförmigen
Geschwindigkeit auszugleichen; man erhält so eine einhüllende Kurve der Geschwindigkeiten
der Signalgebung (entsprechend der
Kurve e der Abb. i) und eine
einhüllende Kurve der Auslösegeschwindigkeiten (entsprechend der Kurve f in Abb.
i).
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Diese Kurven können infolgedessen so bestimmt werden, da ß sie dem
Geschwindigkeitsdiagramm für die Beförderung von Personen entsprechen.
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Dies Ergebnis wird v orteilhafterweise mittels einer Steuervorrichtung
erreicht, die am Maschinistenstand durch das Handrad bedient wird, durch das im
Falle des Antriebes der Maschine durch einen Synchronmotor zusätzliche Rotorwiderstände
in den Stromkreis eingefügt werden, oder durch das man beim Antrieb nach dem System
Ward-Leonard den Zusatzwiderstand kurzschließt.
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Ebenso kann man die Form der Kurven den jeweiligen Notwendigkeiten
anpassen, hauptsächlich bei Fördermaschinen, bei denen der abfallende Teil der Kurven
den Perioden 3 und 3' der Diagramme nach Abb. i entspricht. Es genügt, die Verstellungen
des Stückes F nicht mehr entsprechend den Lagen des Läufers am Höhenzeiger der Förderkörbe
zu ändern, sondern auf andere geeignete Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Hebelgestänges.
Auf diese Weise kann man eine einhüllende Kurve der Form erhalten, die in Abb. 4.
finit i i bezeichnet ist. Dies ermöglicht dem Maschinisten, nach Wunsch einen merklicheren
Spielraum zwischen den normalen Geschwindigkeitskurven und der Kurve der Auslösegeschwindigkeiten
einzustellen.
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Das 'gleiche Ergebnis kann ohne Zuhilfenahme von Hebelgestängen dadurch
erreicht werden, daß man den Punkt a nach dem Punkte a' (Abb. 4.) ve=rlegt, wobei
die einhüllende Kurve 22 durch eine einfache Regelung des Mechanismus für das Anheben
des Gegengewichtes I (Abb. 3) erhalten wird.
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Bei dem in Abb. 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Geschwindigkeitsbegrenzers ist ein zusätzlicher Hebel 1t. vorhanden, der dem Hebel
H ähnlich ist und um die Achse di " schwingt, wobei er von einer Stangelä
gesteuert wird. Dieser Hebel lz' drückt dann, wenn der Förderkorb in die Nähe der
Beschickungsstellen kommt, gegen ein Stück F', das am unteren Teile der Welle 0'
gleiten kann und auf die Feder E wirkt. Die Aufwärtsverschiebung dieses Stückes
F' kann sogar die Auslösung herbeiführen, wenn der aufsteigende Förderkorb die Beschickungsstelle
zu sehr überschritten hat.
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Ferner wird durch diesen zusätzlichen Hebel die Empfindlichkeit des
Begrenzers bei kleinen Geschwindigkeiten erhöht; die mit ihm erhaltene einhüllende
Kurve ist in Abb. q. mit 33 bezeichnet.
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Der zusätzliche Hebel h kann auch zu dem Zwecke vorgesehen sein, das
Geben sichtbarer oder hörbarer Signale zu bewirken, und zwar wird alsdann der Weg
des Stückes F für das Ansprechen des Begrenzers gemäß der einhüllenden Kurve für
Personenbeförderung geregelt.
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Schließlich kann man das den Höhenanzeiger der Förderkörbe mit dem
Geschwindigkeitsbegrenzer verbindende Gestänge so anordnen, daß die Wirkung genau
den Perioden der Beschleunigung und denen der Verzögerung entspricht. Auf Grund
dieser Annahme sind die in Abb. i veranschaulichten Diagramme gezeichnet.
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Es sei hier ausdrücklich bemerkt, daß die beschriebenen und in den
Abb. 3 und 5 veranschaulichten Begrenzer lediglich einige Ausführungsbeispiele des
Erfindungsgegenstandes darstellen; man kann selbstverständlich zum Erreichen der
gleichen Zwecke andere Anordnungen der wirksamen Organe treffen, ohne das Wesen
der Erfindung zu verlassen.
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Weiterhin beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf Windwerke und
Fördermaschinen, sondern sie ist in allen ähnlichen Fällen anwendbar, bei denen
es sich darum handelt, die Auslösezeitpunkte eines Geschwindigkeitsbegrenzers beliebig
von außen her durch Einwirkung auf die Federn des Apparates zu ändern.