DE57994C - Achsenregulator - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT;

Die bisherigen Schwungkugel- und Fliehkraft-Regulatoren wirken bekanntlich in der Weise auf das Steuerungsorgan ein, dafs der Weg des Schwerpunktes der Schwungmassen gleichmafsig auf die Füllung der Maschine vertheilt ist. Aus dieser Art der Regulirung folgt, dafs in den Grenzen der grofsen Füllungen gröfsere Pendelausschläge zur Regulirung einer bestimmten Zunahme bezw. bestimmten Abnahme in der Pferdestärkenleistung erforderlich sind, als in den Grenzen der kleinen Füllungen.

Die der Zeichnung beigegebene »Curve über das Verhältnifs zwischen Leistung in Pferdestärken und Füllung« einer bestimmten Maschine läfst das vorher Gesagte -deutlich erkennen. :

Reducirt man z. B. die Füllung nach einander um je 10 ρCt., bei 60 pCr. anfangend, so erhält man folgende Reduction in der Leistung :

Füllung, reduc. v. 6opCt. auf 5opCt.,ergiebt eine Abnahme d. Leistung um 51,5 bis 45,5 = 6 Pferdest.

- ; - 30 -■■■■- 2O - — -^: - - - ■'- 27 ^:.- 11,6=15,4 -

Es folgt hieraus also,: dafs bei gleichmäfsiger Abnahme der Füllungen die Leistungen ungleichmäfsig, und zwar schneller abnehmen.

Diese Art des Regulirens von Dampf-, Gasoder Luftmaschinen hat den Nachtheil, dafs sie y; annähernd voller Belastung der Maschine i.er dieselbe die Macht verliert, also nicht g"jinau auf gleiche Umlaufzahl regulirt, während e beim Leergang zu mächtig, d. h. zu grob 'regulirt und der Maschine einen unruhigen, , ungleichmäfsig schnellen Gang gestattet.

"Zweck vorliegender Erfindung ist nun, einen Regulator zu construiren, bei welchem der Weg des Schwerpunktes der Regulatorpendel gleichmäfsig auf die effective Leistung, nicht ^v*'· 'auf die Füllung der Dampfmaschine verwerden soll. Dieser Satz ist so zu \erl, dafs. wenn beispielsweise bei 102 Touren '"->;ite die Maschine leer lauft, also keine Arbeit leistet, dagegen bei 98 Umläufen in der Minute beispielsweise 60 Pferdestärken leistet, sie bei 101 Umläufen 15, bei 100 Umläufen 30 und bei 99 .Umläufen 45 Pferdestärken zu leisten im Stande sein soll. Es soll also mit anderen Worten der Abfall in der Ümlaufzahl möglichst genau proportional zur Kraftleistung ■ sein, was zur Voraussetzung hat, dafs der Weg des Pendelschwerpünktes unproportional auf das Regulirungsorgan übertragen werden mufs, da bekanntlich der Pendelschwerpunkt nach Mafsgabe des Abfalls in der Tourenzahl sich einstellt. ' .;.- _ , ■

Bei dieser neuen Anordnung ist es möglich, dafs der Regulator über die Maschine bei jeder Belastung derselben gleich viel Macht besitzt. ■■

Die unproportionale Uebertragung des Pendel-; Schwerpunktweges auf das Regulirungsorgan wird dadurch gesichert, dafs bei zunehmenden Füllungsgraden das Gröfserwerden des Hebel-

armes eine mehr als proportionale Verschiebung des Regulirungsorganes bewirkt.

Mit einem Regulator nach-vorliegender Erfindung, bei welchem der Pendelschwerpunktsweg auf die effective Leistung der Maschine gleichmä'fsig vertheilt ist, wird eine bei allen Belastungen derselben nahezu vollkommen gleich hohe Umlaufszahl erreicht. So hat sich ergeben, dafs die Umlaufszahl bei einer Dampfmaschine von 5 Pferdestärken nur mit 475 Umläufen in der Minute sich nur um 3 bis 4 Umlaufe in der Minute vermehrt oder vermindert, wenn die Maschine plötzlich von 5 auf ο oder von ο auf 5 Pferdestärken belastet wird.

Bei den bisherigen Regulatoranordnungen konnte eine so überraschend grofse Annäherung an die Astasie des Regulators aus dem Grunde nicht erzielt' werden, weil diese besonders bei kleiner Belastung der Maschine in eine periodisch hin- und hergehende Bewegung gerieth und der Maschine einen, wie schon oben erwähnt, unruhigen Gang verlieh.

Ein Regulator nach vorliegender Erfindung kennzeichnet sich ferner noch dadurch, dafs bei seiner Drehung der Schwerpunkt des Pendels immer vor dem Aufhängepunkt des letzteren vorauseilt. Durch diese Bewegungsrichtung der Pendel wird erreicht, dafs bei plötzlicher Mehrbelastung der Maschine das Trägheitsmoment des Regulatorpendels sofort mit zur Oeffnung des Dampfzuflusses beiträgt, was bei den bisherigen Regulatoren nicht der Fall ist, da bei letzteren zufolge der Pendelmassenträgheit das Pendel sich entgegen der Centrifugalkraft erst nach aufsen bewegt, den Dampfzuflufs verengert, statt erweitert, um erst später dem Wellenmittelpunkt sich zu nähern bezw. den Dampfzuflufs zu vergröfsern.

Um bei dem vorliegenden Regulator auch noch in anderer Weise eine möglichst grofse Annäherung an die Astasie bei möglichst grofser Arbeitsleistung bezw. grofser Verstellkraft zu sichern, wird die Feder in der Weise an das Regulatorpendel angehängt, dafs mit zunehmender Federspannung eine Verkürzung des Hebelarmes des Angriffspunktes der Feder stattfindet, wodurch es einzig und allein möglich ist, bei einem gegebenen Regulatorgehäuse-Durchmesser Und gegebener Breite nur bei einer bestimmten Aenderung in der Tourenzahl eine gröfstmögliche Verstellkraft des Regulators zu erzielen.

Bekanntlich nimmt —- abgesehen von der. zugelassenen Aenderung der Tourenzahl — die in Meterkilogramm ausgedrückte Verstellkraft eines Regulators proportional mit der Schwungmasse und proportional mit dem Wege des Pendelschwerpunktes, zu. Macht man nun diese beiden Factoren möglichst grofs, so mufs man eine Feder mit sehr vielen Meterkilogramm Verstellkraft anwenden, während.

man doch bei der Wahl der Feder auf den engen Raum in dem Regulatorgehäuse beschränkt ist. Die Möglichkeit-nun, die Feder so aufzuhängen, dafs bei zunehmender Federumspannung eine "Verkürzung des Hebelarmes stattfindet, gewährt die Erfüllung der obigen drei Bedingungen, nämlich: grofse Pendelmasse, grofser Pendelschwerpunktsweg und Unterbringung der Federn in einem beschränkten Raum. Ein Regulator, welcher die vorstehend gekennzeichneten Bedingungen allenthalben erfüllt, ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. ι zeigt die Stellung der Theile bei belasteter Maschine, Fig. 2 . diejenige der Theile der leerlaufenden Maschine, Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt durch die Regulatorscheibe.

α α¹ sind die Regulatorpendel, die durch die Gelenkstangen b b¹ in der ersichtlichen Weise mit einander verbunden sind. c c¹ sind Schraubenfedern, von denen eine jede mit dem einen Ende bei d bezw. d^l an dem Regulirgehäuse befestigt ist, während das andere Ende bei e bezw. e¹ lose in einer Pfanne auf den Regulatorpendeln ruht. An dem einen der letzteren (in der Zeichnung an dem oberen Pendel ei¹) ist drehbar ein Gelenk f befestigt, welches in der nachbeschriebenen Weise das Ausschwingen der;Pendel auf das Excenter g überträgt. ■ .- .'■' .

Die Nabe g¹ des Excenters ist zu einer Coulisse g- erweitert ;\ die in den an der Hinterwand der Regulatorscheibe h sitzenden Führungslinealen h h² geführt wird. An den Zapfen g³ des Excenters g ist das Gelenk f angeschlossen. Dieser Zapfen geht durch einen in dem Regulatorgehäuse ft vorgesehenen Schlitz k hindurch. Beim Ausschwingen . der Regulatorpendel aus der Stellung Fig. 1 in die Stellung Fig. 2 geht auch das Excenter in die gezeichnete Stellung über, wobei sich infolge der Geradführung der Mittelpunkt des Excenters auf einer Geraden als Centralcurve bewegt.

Aus dem Vergleich beider Figuren ist ersichtlich, dafs infolge der eigenthümlichen Aufhängung der Federn der Angriffshebelarm bei Ausdehnung der Federn kurzer wird (s. die Linien A¹-B, Fig. 1, und A^l-B\ Fig. 2). "

Der Regulator wird in der Weise auf Maschinenwelle aufgesteckt, dafs die Schwer· punkte 5 S¹ der Pendel α ά¹ immer vor Aufhängepunkten A A¹ der letzteren herlaufen, demnach die Bewegungsrichtung der Regulatoren die durch den Pfeil angegebene sein mufs.

Je nach Mafsgabe der Verschiebung des Ex-' centers verändert sich die Excentricität un der Voreilwinkel, und zwar in der Weise der Weg der Schwerpunkte der Regu pendel gleichmäfsig auf die effective Lei der Dampfmaschine vertheilt ist.

■·:^:" Die Ausführung des Regulators, wie er vorstehend beschrieben ist, hat sich für'sehr schnell umlaufende Maschinen (z.B. 500 Umläufen in der Minute) sehr gut bewährt. Will man den Regulator bei gröfseren, langsam laufenden Dampfmaschinen in annähernd oder ganz denselben Ausführungsdimensionen mit dem gleichen Erfolg und denselben Wirkungen zur Anwendung bringen, also ohne Anwendung schwererer Pendel und stärkerer Federn, für die in den gegebenen Gehä'useabmessungen der Raum fehlen würde, so hat eine Abänderung der Regulatoranordnung einzutreten. Bedingt wird 'die Abänderung durch den Umstand, dafs bei grofsen, langsam gehenden Dampfmaschinen die Rückwirkung des Excenters bei der Umkehr der Schieberbewegung eine gröfsere ist, wodurch die Regulatorpendel leicht in schwingende Bewegung gerathen können.

Die für diesen vorgesehenen Fall anzubringende Abänderung ist in · Fig. 4 und 5 dargestellt. Anstatt die Pendel α und a^l direct durch Gelenkstangen b b^l.zu verkuppeln, wie nach Fig. 1 bis 3, wird hier die Verkuppelung mittelst der Gelenkstangen b b^l durch eine zu bewegende Trägheitsmasse, welche hier in Form einer auf den Zapfen g^s lose aufgesetzten Scheibe H ausgeführt ist, bewirkt. Die Verbindung der Pendel mit dieser Scheibe ist so angeordnet, dafs, wenn die Pendel nach aufsen schlagen, die Scheibe H eine Drehung im umgekehrten Sinne gegen die Schwungraddrehrichtung macht.

Durch die Anordnung der Scheibe und die eben angegebene Verkupplungsweise derselben mit den Pendeln wirkt bei einer sich durch Be- oder Entlastung ergebenden Geschwindigkeitsveränderung des Schwungrades die Scheibe durch ihr Verharrungsvermögen so auf die Pendel ein, dafs sie die sich vermehrende oder vermindernde Centrifugalwirkung der Pendel unterstützt. Beispielsweise sei angeführt, dafs bei Entlastung der Maschine, wenn also die Umlaufsgeschwindigkeit des Schwungrades zunimmt, die Scheibe zunächst ihre frühere Geschwindigkeit beibehält und sich daher — relativ zum Schwungrade — der Drehrichtung des letzteren entgegengesetzt dreht oder, mit anderen Worten, dem beschleunigteren Umlauf des Schwungrades nicht sofort folgt, wodurch die fPeridel infolge der beschriebenen Kupplungsweise mit der Scheibe mittelst der ,■Gelenkstangen nach aufsen gestofsen werden; es wird also in diesem Falle der Eintritt der erforderlichen Verringerung der Füllung durch die Trägheitsmasse — Scheibe H — unterstützt

Die Trägheitsmasse wirkt also in doppelter Beziehung günstig auf die Regulatorarbeit, indem sie die durch die Rückwirkung des Excenters bei Umkehr der Schieberbewegung eintretende hin- und herschwingende Bewegung der Pendel unterdrückt und indem sie die sich vermehrende oder vermindernde Centrifugalwirkung. der Pendel unterstützt. . .

Claims (2)

Patent-Ansprüche: . ..;'.■ :

1. Ein Fliehkraftregulator, bei welchem , ■■'■: ■■'' a) die zusammengekuppelten Pendel oder Fliehkrafthebel durch ein- Gelenk f mit dem Zapfeng"³ des Excenters zur Verschiebung des letzteren in gerader Linie bei Tourenzahlveränderungen verbunden, sind behufs Erreichung der Proportionalität zwischen Eintheilung des Schwungmassenweges und effectiver Leistung der Maschine; b) die Schraubenfedern c c¹ einerseits mit dem Gehäuse, andererseits mit den ' Pendeln an einer Stelle zwischen Drehpunkt und Schwerpunkt der letzteren dergestalt verbunden . sind, dafs sich der Abstand (A¹-B, Fig. 1) zwischen, Anhängepunkt der Feder und Drehpunkt des Pendels beim Ausschlag des letzteren verkürzt (A¹- B¹, Fig. 2) behufs erhöhter Ausnutzung der Kraft solcher Federn von -begrenzten Dimensionen; ■

■ c) die Pendel so angeordnet sind, dafs ihr Schwerpunkt vor ihrem Drehpunkt im Sinne der Umlaufsrichtung liegt. .■■■■■ v- /■■-■ ■:■._,. ■■ -■·■■

2. Die Abänderung· des unter 1. gekennzeichneten Fliehkraftregulators in der Weise, dafs an Stelle der directen Zusammenkupplung der Pendel durch Gelenkstangen b b die letzteren an eine lose auf dem Mittelzapfen des Regulators angeordnete Trägheitsmasse (Scheibe H) so angreifen," dafs bei Geschwindigkeitsveränderungen das Beharren der Trägheitsmasse die ■Pendelwirkungen unterstützt. ■ -■ -

O. L.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.