DE57994C - Achsenregulator - Google Patents
AchsenregulatorInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
- G05D13/08—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover without auxiliary power
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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. dl 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 Al-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 al
direct durch Gelenkstangen b bl.zu verkuppeln,
wie nach Fig. 1 bis 3, wird hier die Verkuppelung
mittelst der Gelenkstangen b bl durch eine zu bewegende Trägheitsmasse,
welche hier in Form einer auf den Zapfen gs
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)
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.
Publications (1)
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE57994C (de) |
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