DE60439C - Regulator für Reactions-Turbinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein schnelllaufendes Reactions-Wasserrad, auf dessen Welle unmittelbar die Armatur einer Dynamomaschine angeordnet'isf.

Das Wasserrad zeichnet sich zunächst dadurch aus, dafs der Einlauf des zum Betrieb dienenden Druckwassers von etwa 30 bis 50 Atmosphären so eingerichtet ist, dafs das gesammte Gewicht des Motors nebst der auf seiner Welle angeordneten Armatur nahezu, ausgeglichen wird, so dafs die stehende Welle mit aufserordentlich geringer Reibung läuft, und dafs ferner die Reibung, welche das Wasserrad selbst an der Luft findet, dadurch auf ein Minimum verringert wird, dafs die Rohre des Wasserrades, durch welche das Wasser ausfliefst, innerhalb einer Trommel untergebracht werden, so dafs nur die Ausflufsenden. aus derselben herausragen. · Andererseits ist unmittelbar an dem Rade ein selbstthätig wirkender Regulator angeordnet, der auf die die Mündungen der Wasserrohre einengenden Schieber so einwirkt, dafs auch bei wechselnder Beanspruchung die gleiche Umdrehungszahl in der Zeiteinheit erzielt wird, was bei Kolbenmotoren nicht erreichbar ist.

Beiliegende Zeichnung veranschaulicht ein in dieser Weise ausgebildetes, zum unmittelbaren Betrieb einer Dynamomaschine dienendes Reactions-Wasserrad in Fig. ι im Verticalschnitt; Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt.

Der Zuflufs des Betriebswassers erfolgt durch das Rohr α, welches mit dem Boden B des Gehäuses G fest verbunden ist. In der Verlängerung der Rohrmündung ist eine Stopfbüchse b am Boden B angeordnet, in welche die am Gehäuse G der Höhe nach einstellbare Spurlagerhülse d reicht, deren obere Endfläche den Spurzapfen f des Wasserrades R trägt. Der Zapfen f findet seine seitliche Unterstützung in der Lagerhülse g des Gehäuses G. Die innere Bohrung der Spurlagerhülse d entspricht genau der inneren Bohrung des Zapfens f und ist so bemessen, . dafs der auf das Wasserrad R wirkende, vertical gerichtete Wasserdruck das gesammte Wasserrad R sammt der auf der oberen Welle W desselben angeordneten Armatur A der Dynamo derart hebt, dafs das Ganze gleichsam in der Schwebe gehalten wird und somit mit geringster Reibung am Zapfen f sich dreht. Das Uebergewicht der Last wird nur so grofs bemessen, dafs eine hinreichende Dichtung in der Lauffläche zwischen dem Spurzapfen f und der Lagerhülse d gesichert bleibt. Damit sich diese Lauffläche beständig von selbst immer wieder dicht einschleift, wird der Spurzapfen f zweckmäfsig aus Stahl, die Lagerhülse d hingegen aus Bronze gefertigt. Die beiden Ausflufsrohre h des Wasserrades sind innerhalb einer cylindrischen Trommel T angeordnet, welche an dem Körper des Wasserrades befestigt ist und sich mit demselben dreht. Es wird hierdurch ein Druck gegen die Luft in Flächen normal zur Bewegungsrichtung der Rohre h, d. h. das un-

unterbrochene Verdrängen der Luft, vermieden, und so verbleibt nur eine geringe Flächenreibung am äufseren Umfang und auf der oberen und unteren Fläche der Trommel. Um zu verhindern, dafs das in das Gehäuse G geschleuderte Wasser wieder mit dem Rade in Berührung kommt, sind in dem Gehäuse G Ablenkbleche k und I angeordnet.

Die obere Nabe des Wasserades R ist mit der Welle W verbunden, welche den Anker A nebst dem Commutator der Dynamo trägt und am oberen Ende gelagert ist.

Damit das Wasserrad auch bei wechselnder Beanspruchung stets mit derselben Geschwindigkeit sich dreht, ist unmittelbar mit dem Rade ein Regulator verbunden, der auf Absperrschieber i wirkt, welche die Ausflufsöffnungen der beiden Rohre h verengen. Die Schieber i werden zu diesem Zweck direct oder mittelst Hebels o, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einer am Wasserrade R in einem Durchmesser desselben geführten horizontalen Stange η verbunden, welche an einem Ende ein Gewicht in trägt und bei χ von einem Gewicht P beeinflufst wird, das die obere Nabe des Wasserrades umgiebt und um eine seitlich gelegene horizontale Achse ρ drehbar mit dem Rade R verbunden ist. Auf diese Weise wird der durch die Masse m der Stange η erzeugten, auf Schliefsung der Schieber i gerichteten Centrifugalkraft durch das Gewicht P das . Gleichgewicht gehalten, während gleichzeitig infolge der nach gleicher Richtung hin sich einstellenden Schieber i der Einflufs des austretenden Wassers auf dieselben aufgehoben wird.

Durch Versuche ist festgestellt, dafs eine genaue Regelung ohne diese Anordnung - der Schieber nicht durchführbar ist. Wenn zwischen der Wirkung des Gewichtes P und der Centrifugalkraft der Masse m Gleichgewicht, eingetreten ist, so wird jede Geschwindigkeitsvermehrung zur Folge haben, dafs die Masse m sich mehr von dem Mittelpunkt des Rades R entfernt und die Schieber i die Mündungen der Rohre h so verengen, dafs der Wasserverbrauch zum Arbeitsverbrauch sich in das richtige Verhältnifs stellt. Zur Erzielung einer gleichmäfsigen Geschwindigkeit dient die Feder t, welche durch das unter dem Einflufs der Centrifugalkraft der Masse m sich hebende Gewicht P gespannt wird. Durch Einstellung des am Gewicht P angeordneten Anschlages u für die Feder t kann die Spannung der" letzteren so geregelt werden, dafs für die gleiche Normalgeschwindigkeit noch zwischen der Zunahme der Centrifugalkraft der Masse m und der vergröfserten Spannung der Feder t Gleichgewicht besteht und den Bedingungen des Isochronismus· und der Stabilität des Regulators daher vollkommen Rechnung getragen ist. Die Schwingungen des Gewichtes P um seine Achse ρ werden durch Stellschrauben ν begrenzt, welche auf den Zapfens einwirken.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen im Horizontal- bezw. Verticalschnitt die Ausflufsenden der Rohre h mit den Schiebern in gröfserem Mafsstabe. Die Ausflufsstutzen h^l sind nach vorn zu (im Sinne der Bewegungsrichtung) keilförmig verlängert und enthalten kurz hinter dem Ende je einen Bolzen h ², um welchen der betreffende Schieber i, der mittelst zweier Arme i¹ mit dem Bolzen verbunden ist, sich drehen kann. Die hintere Fläche der Ausflufsstutzen ist ein Theil einer Cylinderfläche, deren Achse mit der Mitte des Bolzens h^% zusammenfällt. Der Schieber i hat auf seiner inneren Fläche dieselbe Rundung. Die in dem 'oben angegebenen Sinne wirkende Verbindungsstange η der beiden Schieber greift an Zapfen i² an, welche in dem einen Arm i¹ jedes Schiebers befestigt sind.

Sobald die Umdrehungszahl eine zu grofse wird, tritt durch die Schleuderkraft des auf der Verbindungsstange η sitzenden Gewichtes m eine Verschiebung der Stange η im Sinne des Pfeiles Fig. 3 ein, wodurch die Schieber um die Bolzen h² nach auswärts schwingen und die Ausflufsöffnungen mehr und mehr absperren bezw. schliefslich ganz schliefsen. Wird dann die Umdrehungszahl wieder eine geringere, so wird die Stange η durch das Gewicht P, Fig. ι und 2, welches beständig bestrebt ist, sich in die Gleichgewichtslage zur Drehungsachse einzustellen, wieder zurückgeschoben und hierdurch der Ausflufs aus den beiden Rohren wieder geöffnet bezw. vergröfsert. Es leuchtet ein, dafs die Wirkung des Gewichtes P auch mittelst einer Feder erzielt werden könnte, und dafs das Gewicht P und die Feder t zusammen durch eine einzelne Feder ersetzt werden könnten, welche folgenden Bedingungen Genüge zu leisten hätte:

Erstens mUfste die Anfangsspannung der Feder gleich sein der Schleuderkraft, welche die Masse m bei normaler Umdrehungsgeschwindigkeit hat.

Zweitens müfste jede Ortsveränderung der Masse m eine entsprechende Zusammendrückung der Feder herbeiführen, und diese Zusammendrückung müfste der durch die Verschiebung der Masse m bedingten Zunahme der Schleuderkraft der Masse genau entsprechen.

Durch die ersterwähnte Bedingung wird der Widerstand der einzelnen Windung der Feder und durch die zweite Bedingung die Anzahl der Windungen bestimmt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:
   Bei einem schnelllaufenden Wasserrade:
   ein isochroner Regulator, bestehend aus einer horizontal verschiebbar am Wasserrade gelagerten Stange (n), welche die Absperrschieber (i) zur Verengung der Ausflufsöffnung steuert und unter dem Einflufs einer Masse (m) eines um eine seitliche Achse am Radkörper drehbar aufgehängten Gewichtes (P) und einer Feder (t) bezw. . einer das Gewicht (P) und die Feder (t) ersetzenden Feder steht;

   b) die Verbindung der beiden Absperrschieber (i) durch eine Stange (n) in der Weise, dafs dieselben sich gleichzeitig nach derselben Richtung bewegen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.