DE61291C - Hydraulischer Regulator - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die gebräuchlichen Geschwindigkeitsregulatoren sind nur innerhalb gewisser Grenzen astatisch. Ihre Wirkung wird durch die sich in den in Umschwung befindlichen Kugeln ansammelnde lebendige Kraft beeinträchtigt. Hierzu tritt noch der Uebelstand, dafs diese Regulatoren nur für ganz bestimmte Normalgeschwindigkeiten der Maschinenwellen eingerichtet sind und dafs ihre Kraft zum Heben der Absperrvorrichtung für das zuströmende Betriebsmittel, Dampf, Luft oder Wasser, begrenzt ist. Hierdurch wird ihr Werth, namenlich für Turbinen und Wasserräder und dort, wo grofse Widerstände zu überwinden sind, um die Absperrvorrichtung für das zuströmende Betriebsmittel zu bethätigen, geschmälert.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Regulator, welcher die erwähnten Uebelstände vermeiden soll, indem er, für jede beliebige Normalgeschwindigkeit einstellbar, vollkommen genau den Zuflufs des Betriebsmittels bis zur gänzlichen Absperrung regelt und vollkommen astatisch ist. Dieser Regulator wird hierdurch für Betriebe, welche grofse Gleichförmigkeit des Maschinenganges erfordern, wie Spinnereien, Webereien, Papierfabriken, elektrische Beleuchtungsanlagen u. s. w., besonders geeignet. Die bei dem den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Regulator gewährleistete Möglichkeit des augenblicklichen selbstthätigen vollkommenen Absperrens des Dampfzuflusses macht ihn für Schiffsmaschinen empfehlenswerth, deren Durchgehen er, namentlich im Falle von Havarien, verhindert.

Dieser Regulator beruht auf folgenden Grundsätzen :

Der Wasserspiegel in einem gefüllten Gefäfs bleibt unverändert, so lange in dasselbe genau so viel Wasser einfiiefst, als ihm durch eine Abflufsöffnung fortdauernd in gleichen Mengen entströmt. Der Wasserspiegel im Gefäfs mufs steigen, wenn der Zuflufs gröfser ist als die fortdauernd und gleich stark abströmende Wassermenge; der Flüssigkeitsspiegel im Gefäfs mufs dagegen sinken, wenn der Zuflufs geringer ist als die fortdauernd und gleich stark abströmende Wassermenge.

Da die Abflufsmenge von der Grofse der Abflufsöffnurtg und der Druckhöhe abhängt, so mufs, damit ein fortdauernd gleich starkes Entströmen aus dem Gefäfs erzielt werde, die Grofse der Abflufsöffnung eine sich nicht-verändernde sein und die Abflufsmenge von der Druckhöhe unabhängig gemacht werden.

Diese Bedingungen werden bei dem den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Regulator dadurch erfüllt, dafs einem Gefäfs, dessen oberer Abschlufs ein durchbohrter, schwimmender Kolben bildet, vermittelst entsprechender von der Welle der Kraftmaschine bethätigter Förderungsmittel — Schrauben, Turbinenräder, Pumpen — jene Flüssigkeit von unten wieder zugeführt wird, welche ihm oben durch die Durchbohrung des schwimmenden Verschlufskolbens entströmt.

Der mit der Absperrvorrichtung für das der Kraftmaschine zuströmende Betriebsmittel in Verbindung stehende Schwimmerkolben wird den erwähnten Grundsätzen zufolge, so lange die Kraftmaschinenwelle ihre Normalgeschwindigkeit beibehält, in unveränderter Höhenlage bleiben, da durch seine Durchbohrung dem Gefäfs oben genau so viel Flüssigkeit entströmt, als die Förderungsmittel bei dieser Normalgeschwindigkeit in das Gefäfs von unten eindringen lassen. Ein Ueberschreiten der Normalgeschwindigkeit der Maschinenwelle hat eine

Mehrleistung der von ihr bethätigten Förderungsmittel zur Folge, es gelangt demnach mehr Flüssigkeit in das Gefäfs, als dem durchbohrten Schwimmerkolben dauernd in gleichen Mengen oben entströmen kann, so dafs er sich heben mufs. Umgekehrt bewirkt eine unter das Normale sinkende Drehungsgeschwindigkeit der Maschinenwelle eine Verminderung der in der Zeiteinheit in das Gefäfs von unten eintretenden Flüssigkeitsmenge und infolge dessen eine Senkung des Schwimmerkolbens.

Die von der Kraftmaschinenwelle bethätigten Förderungsmittel für die Regulatorflüssigkeit können sich entweder aufserhalb oder innerhalb des Regulators befinden. Im ersten Fall mufs der Zu- und Abflufs der Flüssigkeit durch Rohrleitungen vermittelt werden, welche im zweiten Fall unnöthig sind.

Die geschilderte* Wechselwirkung der Maschine und des Schwimmers wird durch die in beiliegender Zeichnung dargestellte Anordnung der zweiten Art erreicht, welche in Fig. ι im senkrechten Mittelschnitt dargestellt ist, während Fig. 2 eine der Pumpenvorrichtungen im senkrechten Mittelschnitt und Fig. 3 einen waagrechten Schnitt nach a - b in Fig. 2 zeigt.

Wie ersichtlich, besteht der Regulator aus einem unteren schalenförmigen Behälter A, über welchem sich ein glockenförmiges, oberes Aufsengefäfs C befindet. Zwischen beiden liegt die Pumpentragplatte/, auf welcher die innere Glocke B concentrisch zu A und C aufruht. Ein Oberdeckel P der Aufsenglocke C schliefst das durch Verschraubung zu einem Ganzen verbundene Regulatorgehäuse gegen aiifsen ab.

Im Halse der Innenglocke B findet der durchbohrte Kolben d seine Führung, welcher durch die in der Regulatormitte geführte Zugstange t mit dem Absperrventil für das der Maschine zuströmende Treibmittel in Verbindung steht oder auf den Expansionsschieber einer Dampfmaschine unmittelbar einwirken kann. Der Hub des Kolbens d ist in seiner Tiefenstellung durch den den Glockenhals unten abschliefsenden einspringenden Anschlagring ο in seiner Höhenstellung durch den Deckel ρ begrenzt. Eine Drehung des Schwimmers wird dadurch verhindert, dafs eine über dem Kolben d angeordnete, mit ihm durch Säulchen r¹ fest verbundene polygonale Platter zwischen unten am Deckel ρ angegossenen Rippen p¹ sich beim Steigen und Sinken des Schwimmers auf- und abwärts bewegen mufs.

Diese polygonale Platte r bildet die Schraubenmutter der den Konus q tragenden Spindelstange q¹, welche, oben von viereckigem Querschnitt, im Deckel ρ in einer mit dem Handrad H in fester Verbindung stehenden Hülse geführt ist. Der steigende Schwimmerkolben d bewirkt demnach eine gleichzeitige Hebung der Spindel q^l mit dem Konus q, während das Handrad H mit der den oberen Vierkant der Spindel q¹ umschliefsenden Hülse in unveränderter Lage bleiben. Ein Drehen des Handrades H bewirkt eine Veränderung der Höhenlage der Spindel q¹, deren sich drehende Hülse den oberen Spindelvierkant mitnimmt, so dafs die Spindel sich in der von der polygonalen Platte r gebildeten Mutter drehen mufs. Hierdurch erfolgt ein Annähern oder ein Entfernen des Konus q an die oder von der Ausflufsöffnung des Schwimmerkolbens d.

Die Platte f trägt die Pumpen f, deren Anzahl 2, 4 oder mehr betragen kann, durch deren Thätigkeit die Flüssigkeit, welche aus der Durchbohrung des Kolbenschwimmers oben in die Aufsenglocke C abfliefst und aus dieser durch die Durchlochungen e der Flantsche der Innenglocke B und der Tragplatte f in die Unterschale A einströmt, wieder in die Innenglocke B hinaufgedruckt wird. Das Mafs der Pumpenthätigkeit hängt von der Ganggeschwindigkeit der Maschine ab, von welcher mit Hülfe der Riemscheibe R das auf dessen Achsem¹ sitzende Kegelrad m angetrieben wird. Dieses greift in das waagrechte Kegelrad w, das, frei um die Zugstange t rotirend, mit zwei angegossenen, sich je beiderseits abflachenden Hubnasen n¹ und w² versehen ist. Bei der Drehung des Rades η gelangen diese Hubnasen abwechselnd unter die unteren Ansätze χ der Pumpenkolben und heben sie. Die Wiedersenkung derselben wird von den Spiralfedern g bewirkt,. welche, um das Pumpengehäuse gewickelt, oben gegen die Tragplatte/ und unten gegen seitlich vorspringende Ansätze g"¹ des Pumpenkolbens drücken und bei jedem Pumpenhub zusammengeprefst werden. Die Aufwärtsbewegung des Pumpen-Ausströmungsventils i¹ ist durch im Innern der den Schwimmer d enthaltenden Glocke £ angebrachte Nasen b¹ begrenzt.

Bei normaler Geschwindigkeit der Maschine fördern die Pumpen i genau so viel Flüssigkeit aus der Schale A in die Innenglocke B, als durch die Durchbohrung des Schwimmers d in die Aufsenglocke C gelangt, um von hier wieder in die Schale A zurückzufliefsen.

Läuft die Maschine zu schnell, so wird die Thätigkeit der Pumpen erhöht, und es gelangt mehr Flüssigkeit in die Innenglocke B, als aus ihr durch den Schwimmer d abfliefsen kann. Infolge dessen wird der Schwimmer d gehoben. Der sich hebende Schwimmer d nimmt die Zugstange t mit und beeinflufst hierdurch entweder den Querschnitt der Leitung, in welcher das Betriebsmittel der Maschine zugeführt wird, indem durch eine Verengung desselben die Zuströmungsmenge sich verringert, oder bewirkt eine veränderte Expansion, wenn die Zugstange t mit dem Expansionsschieber in Verbindung steht. Die verminderte Pumpengeschwindigkeit, als Folge des minder schnellen Umlaufs der Riemscheibe R bei theilweiser Ab-

sperrung des Ventils in der Zuströmung zur Maschine, bewirkt eine Verminderung der in die Innenglocke -B aufzupumpenden Flüssigkeitsmenge, was eine Wiedersenkung des schwimmenden Kolbens d zur Folge haben mufs, wobei die Zugstange t das Zuströmungsventil zur Maschine in einem dem vorerwähnten entgegengesetzten Sinne bethätigt.

Damit der Kolben d nicht nur durch sein Eigengewicht das Wiedersenken der Zugstange t beschleunige, ist ein verschiebbares Gewicht Q an einem auf- und abwärts beweglichen Hebel y angebracht, welcher die Zugstange t umfafst und mit ihr gehoben und gesenkt wird. Hierdurch ist man in den Stand gesetzt, die Dimensionen des schwimmenden Kolbens d zu verringern.

Durch ein Höher- oder Tiefereinstellen des konischen Zapfens q vermittelst des Handrades H kann die Ausströmungsöffnung im schwimmenden Kolben d nach Bedarf gröfser oder kleiner gemacht werden, so dafs ein und derselbe Regulator bei den verschiedensten Geschwindigkeiten der Maschine und die durch diese bedingte Circulationsmenge der im Regulator im Kreislauf befindlichen Flüssigkeit zur Anwendung kommen kann. '

Das bei den Centrifugalregulatoren infolge des Beharrungsvermögens der kreisenden Kugeln auftretende Klemmen in den Pendelachsen ist durch die Anordnung der Zugstange t in der Achse des Schwimmers gänzlich beseitigt. Die Kraft zum Heben der Absperrvorrichtung in der Zuström ungsleitung des Betriebsmittels zur Maschine ist nicht mehr, wie bei Centrifugalregulatoren, begrenzt, sondern stets unter allen Umständen in einem den augenblicklichen Anforderungen entsprechenden Mafs vorhanden, was den beschriebenen Regulator besonders für Turbinen und Wasserräder empfiehlt.

Der schwimmende Kolben d besitzt einen sehr grofsen Hub, so dafs sich in wenig Augenblicken die vollständige Absperrung der Zuströmung des Betriebsmittels zur Maschine erzielen läfst. Herstellung und Instandhaltung des Regulators sind einfach und billig, und sein ganzer Mechanismus ist vollständig von Staub oder Einflüssen der äufseren Luft durch die umschliefsende Schale A und Aufsenglocke C geschützt. :

Als Füllungsflüssigkeit für den Regulator empfiehlt sich Mineralöl (Schmieröl) oder ein Gemisch von solchem mit Wasser am besten. Alle beweglichen Theile befinden sich dann innerhalb der als Schmiermittel wirkenden Flüssigkeit, wodurch der Gang besonders leicht und gleichmäfsig wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ein hydraulischer, vollkommen astatischer Regulator mit unmittelbarer Uebertragung, gekennzeichnet durch einen mit der Absperrvorrichtung der Zuströmung des Betriebsmittels zur Maschine in Verbindung stehenden, durchbohrten, schwimmenden Kolben d und unter diesem Kolben angeordnete, von der Maschine bethätigte Förderungsmittel, welche die oben aus dem Schwimmer austretende und in einen unter dem Schwimmergefäfs angebrachten Sammelbehälter abfliefsende Flüssigkeit in das Schwimmergefäfs wieder hinaufdrücken, so dafs ein Kreislauf der im Regulator enthaltenen Flüssigkeit stattfindet.

2. An einem hydraulischen Regulator der unter i. gekennzeichneten Art:

I. ein Gehäuse, bestehend aus einer Sammelschale A und einer über derselben angeordneten Aufsenglocke C, welche beide Gefäfse durch eine mit Durchlochungen e versehene Tragplatte/ für die in der Sammelschale A befindlichen Pumpen i und die Innenglocke B, deren oberen Abschlufs der durchbohrte Schwimmer d bildet, getrennt werden;

II. zum Zweck des Ingangsetzens und Erhaltens des Kreislaufes der im Regulator befindlichen Flüssigkeitspumpen i eine Antriebsvorrichtung für dieselben, bestehend aus einem von der Maschine seine Bewegung erhaltenden Rad w, das an seiner Oberfläche mit beiderseits verlaufenden, die unteren Ansätze χ der Pumpenkolben aufwärts pressenden Hubnasen n¹ n² versehen ist;

III. zum Zweck der Regelung der Ausflufsöffnung im schwimmenden Kolben d ein konischer, über derselben angeordneter Zapfen q an einer nach Bedarf höher oder tiefer zu stellenden Stange q¹.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.