DE63662C - Vorrichtung an Pendelregulatoren zur selbsttätigen Aenderung der Belastung der Regulatorhülse - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den gebräuchlichen Pendelregulatoren, welche selbstthätig den Füllungsgrad der Dampfmaschine ändern und durch Gewichte oder Federn belastet sind, entsprechen der untersten und obersten Stellung der Hülse die geringste und gröfste Umdrehungszahl der Maschine, sowie die gröfste und kleinste Füllung; die Beziehung ■ zwischen Füllungsgrad oder dem Hülsenstände und der Umdrehungszahl ist für die verschiedenen Stellungen des Regulators unveränderlich. Dieses Verhältnifs zwischen Umdrehungszahl des Regulators und Hülsenstellung oder, was dasselbe ist, zwischen Umdrehungszahl und Füllung des Dampfcylinders selbstthätig veränderlich zu machen nach bestimmt vorgeschriebenen Gesetzen, ist bei Dampfmaschinen von Wichtigkeit, z. B. bei solchen, welche gewisse Arten von Dynamomaschinen betreiben.

Den angestrebten Zweck erreiche ich auf drei Arten.

i. Durch Belastung des Stellhebels am Regulator mittelst Gewichtes, welches sich vergröfsert beim Steigen des Regulators und sich vermindert beim Niedergänge desselben.

Fig. ι stellt einen angenähert astatischen Pendelregulator beliebiger Construction dar, dessen Stellhebel α seinen Drehpunkt in b hat, den Angriffspunkt des Stellzeuges für Veränderung der Expansion in c, sowie den Angriffspunkt seiner veränderlichen Gewichtsbelastung in d. Der Regulator ist in seiner höchsten Stellung gezeichnet und die Stange d e, welche die Gewichte trägt, ebenfalls in ihrer höchsten Stellung. Die Stange de hat verschiedene Durchmesser bei f g hi k I, so . dafs sich an diesen Stellen Vorsprünge bilden, auf welchen die verschiedenen tellerförmigen Gewichte f'g' h' i' k' V lose aufliegen. Der auf dem Fundamente feststehende Kasten m umgiebt die Gewichte und trägt an der inneren Seite Vorsprünge f" g" u. s. w.,- welche die correspondirenden Platten f'g u. s. w., die lose auf den Vorsprüngen f g u. s. w. der Stange d e liegen, tragend aufnehmen, wenn die". Stange d e eine abwärts gerichtete Bewegung macht. Die Absätze f ghikl auf der Stange d e sind verschieden lang und nehmen nach unten hin zu, so dafs bei der Abwärtsbewegung der Stange de zunächst das Gewicht f sich auf die Ansätze/" legt, dort liegen bleibt und den Regulator um dieses Gewicht entlastet; sinkt die Stange d e weiter, so wird die Gewichtsplatte g' abgehoben, welche sich auf die Ansätze g" legt und den Regulator weiter um das Gewicht dieser Platte g' erleichtert; in gleicher Weise werden alle folgenden Gewichtsplatten der Reihe nach einzeln beim weiteren Niedersinken des Regulators abgehoben, so dafs in der niedrigsten Stellung nur das Gewicht der Stange d e und das constante Gewicht η die Belastung des Stellhebels bilden.

Ist nun für diese constante Minimalbelastung und die kleinste Umdrehungszahl das Gleichgewicht hergestellt, bei gröfster Füllung der Maschine, ebenso für die Gesämmtbelastung des Regulators mit sämmtlichen losen Gewichtsplatten die gröfste Umdrehungszahl der Maschine bei kleinster Füllung der Maschine, so kann durch die Anzahl der losen Gewichtsplatten und verschiedene Wahl der Gewichte derselben jedes beliebige Gesetz zwischen Umdrehungszahl und Hülsenstellung (bezw. Füllung des Dampfcylinders innerhalb der angenommenen gröfsten und kleinsten Umdrehungszahl vorgeschrieben und befolgt werden.

Nehmen die Gewichtsplatten z. B. von /bis / gleichmäfsig einzeln im Gewichte zu, so ändert der Regulator vom untersten Stande aus schnell die Umdrehungszahl der Maschine, während die Füllung verhältnifsmäfsig wenig verkleinert wird; steigt der Regulator weiter und kommt in die höheren Lagen, so ist das Verhaltnifs umgekehrt, es wächst die Umdrehungszahl der Maschine langsamer und die Füllungen werden schneller verkleinert.

Fig. 2 stellt die Belastungsstange mit dem veränderlichen Gewichte in einer mittleren Lage des Regulatorstellhebels dar; die oberen Belastungsplatten sind abgestreift und ruhen auf den Vorsprüngen des festen Mantels, so dafs der Regulator nur unter Belastung des constanten Gewichtes η sowie der von der Belastungsstange noch getragenen Gewichte V k' V steht.

Die Belastungsstange mit den plattenförmigen Gewichten kann auch wie in Fig. 3 gezeichnet angeordnet werden, es bedeuten f g' h' V die Belastungsplatten, m ein auf dem Fundamente feststehendes Tragegerüst mit den inneren Vorsprüngen f"g"h"i", welche die abgestreiften Belastungsplatten tragen; die Belastungstange d e hat Bunde von verschiedener Gröfse zum Tragen der Gewichtsplatten, letztere so grofse Oeffnungen in der Mitte, dafs die oberhalb derselben befindlichen Bunde durch dieselben frei hindurchgehen.

Bei dieser vorbeschriebenen Art der veränderlichen Belastung des Regulators erfolgen die Veränderungen der Umdrehungszahl der Maschine sprungweise; soll diese Veränderung stetig sein, so wird statt der veränderlichen Belastung mit einzelnen Platten an der Belastungsstange des Regulators unten ein Gewicht 0 angebracht (Fig. 4), welches aus einem cylindrischen Theile ρ und einer nach einer beliebigen Curve oder geraden Linie geformten Spitze q (s. auch Fig. 5 und 5 a) besteht. Die Spitze q des Gewichtes wird beim Heben und Senken des Gewichtes durch den Regulatorstellhebel aus einer in einem Gefäfse befindlichen Flüssigkeit herausgehoben bezw. in die Flüssigkeit hineingetaucht.

In Fig. 4 ist die Belastungsstange mit Gewicht in der untersten Stellung des Regulators gezeichnet und ist r das Gefäfs mit der Flüssigkeit; der Regulator steht nun unter der Belastung des Gewichtes ρ q minus Auftriebsdruck der eingetauchten Spitze q; hebt sich nun der Regulator aus der untersten Stellung bis zur höchsten, so wird ällmälig auch die Spitze q des Gewichtes aus der Flüssigkeit gehoben und dementsprechend die Belastung des Regulators ällmälig vergröfsert und nach beliebigen Gesetzen (unter entsprechender Wahl der Form der Spitze q) das Verhaltnifs der Umdrehungszahl zum Hülsenwege bestimmt.

Bei dem höchsten Stande der Regulatorhülse berührt der unterste Punkt der Spitze q den Spiegel der Flüssigkeit.

Um den Einflufs der Niveauschwankungen bei den verschiedenen Eintauchtiefen möglichst zu beseitigen, ist das Gefäfs r oben mit einer grofsen Erweiterung versehen, in welche mindestens so viel Flüssigkeit eintritt, als dem ganzen Inhalte der Spitze q entspricht.

2. Durch Belastung des Stellhebels am Regulator mittelst eigenthümlich construirter Feder, welche bei verschiedenen Durchbiegungen andere Drucke äufsert als gewöhnliche Federn, so zwar, dafs Durchbiegung und Druck in einem vorgeschriebenen Verhaltnifs sich ändern.

In Fig. 6 ist ed wieder die Stange, an welcher die Belastung des Regulatorstellhebels ebenso wie in Fig. 1 angebracht wird; α ist ein auf dem Fundamente feststehendes Gehäuse mit Deckel b, in dessen Mitte eine durchbohrte Schraube c sich befindet, welche der Belastungsstange d e freien Durchgang gewährt und mit ihrer unteren ringförmigen Fläche auf den Teller d drückt zum Spannen der Feder fghik; die letztbezeichnete Feder findet in dem festgeschraubten Teller d' ihren Gegenhalt. Die cylindrische Spiralfeder f g h i k hat gleichmäfsig veränderte Querschnitte, und ist der Querschnitt bei f am kleinsten, bei k am gröfsten. Diese Federbelastung ist in der Fig. 6 für die tiefste Stellung des Regulators gezeichnet und steht dabei die Feder unter einer Spannung, welche der geringsten Umdrehungszahl des Regulators entspricht. Bei ällmälig vergröfserter Umdrehungszahl des Regulators setzt sich dem Heben der Hülse ein ällmälig wachsender Widerstand entgegen, da zunächst der schwächere Theil der Spiralfeder zusammengedrückt wird, und ällmälig bei wachsendem Drucke die stärkeren Theile.

Je nachdem der Unterschied der Querschnitte in der Spiralfeder am unteren und oberen Ende gröfser oder kleiner ist, je nachdem diese Veränderung in den Querschnitten stetig oder nach einer anderen Vorschrift vorgenommen wird, ändert sich das Gesetz der Zusammendrückung der Feder und mit diesem auch die Umdrehungszahl des Regulators bei verschiedenem Hülsenstande.

Statt der cylindrischen Spiralfeder kann auch eine konische Spiralfeder zur Anwendung kommen, wie in Fig. 6 a gezeichnet, oder auch eine cylindrische Spiralfeder mit gleichen Querschnitten aber verschiedener Steigung in den Windungen, wie in Fig. 6 b gezeichnet.

Eine Blattfeder, wie in Fig. 6c gezeichnet, entspricht ebenfalls der Bedingung der beliebig veränderlichen Hülsenbelastung; es ist die Feder bei α unwandelbar befestigt, bei d greift die Belastungsstange an, welche an ihrem anderen Endpunkte mit dem Regulatorstellhebel verbunden ist und die Belastung, welche von der Feder ausgeht, auf die Regulatorhülse über-

trägt; je nach Anzahl, Dicke und Breite der einzelnen Blätter wird das Gesetz der Durchbiegung der Feder geändert und den gestellten Forderungen angepafst.

3. Durch Belastung des Stellhebels am Regulator mittelst eines selbstthätig verschiebbaren Gewichtes auf dem Stellhebel.

In Fig. 7 ist ein Pendelregulator dargestellt, dessen Stellhebel in α seinen Drehpunkt hat, in b sein Auflager auf der Hülse des Regulators und in c den Uebertragungspunkt der Bewegung auf den Expansionsmechanismus der Maschine; der letzte Theil ck dieses Hebels bildet eine schiefe Ebene nach einer besonders geformten Curve. An dem Punkte A des Hebels ist die Zugstange d angebracht, welche an den kurzen Schenkel des Doppelwinkelhebels efg fafst, der seinen Drehpunkt in f hat; die langen Schenkel f g der Winkelhebel stehen so weit aus einander, dafs sowohl der Regulatorstellhebel, als auch die Zugstange d frei zwischen denselben hindurchgehen kann; durch Schlitzführungen g g^l sind die Endpunkte g der langen Schenkel der Winkelhebel mit der Achse h der runden Gewichtsrolle i i verbunden und ist diese Rolle um h drehbar. Die Rolle i ist an ihrem Umfange fein verzahnt, so dafs dieselbe auf der gekrümmten schiefen Ebene c k, welche die gleiche feine Verzahnung hat, gegebenenfalls nur eine abwälzende Bewegung annehmen kann.

Der Regulator ist in Fig. 7 in seiner mittleren Lage gezeichnet, der Theil abk des Stellhebels steht horizontal, der die schiefe Ebene bildende Theil des Stellhebels hat eine Neigung von dem Regulator abwärts; steigt jetzt die Hülse des Regulators infolge vergröfserter Umdrehungszahl,, so hebt sich der Hebel α b k c, gleichzeitig wird aber die Rolle i durch Zugstange d, Winkelhebel efg und Schlitzführungen g g '■ von der Regulatormitte weiter nach aufsen gewälzt und somit die Hülse des Regulators beschwert, sein Gleichgewicht für eine höhere Umdrehungszahl bei dieser Hülsenstellung festgesetzt.

Das äufsere Stück des Stellhebels c k ist als schiefe Ebene nach einer solchen Curve construirt, dafs bei dem Ausweichen des Regulatorstellhebels nach oben oder unten die Mitte der Rolle i stets in derselben Horizontalen bleibt, trotz der Verschiebung dieser Rolle nach innen oder aufsen.

Soll nun die Beziehung zwischen Umdrehungszahl und Hülsenweg nach einem anderen Gesetze erfolgen, als wie in der bisher beschriebenen Construction liegt, so wird entweder der Weg der beweglichen Gewichtsrolle 2 im Verhältnisse zum Hülsenwege geändert durch andere Wahl der Schenkellängen des Winkelshebels efg und Verlegung des Angriffspunktes A der Zugstange d, oder es wird der Rolle i durch Aussparung eines Hohlraumes im Innern ein excentrischer Schwerpunkt gegeben (Fig. 7 a), und je nach der Lage dieses Schwerpunktes in der mittleren Stellung des Regulators bei s s's" s'" übt das Rollengewicht nach anderen Gesetzen seinen Einflufs auf die Beziehung »Umdrehungszahl zum Hülsenwege« aus.

Der kleine Schenkel des Winkelhebels ef kann auch auf die andere Seite des Drehpunktes ρ gelegt werden und der Angriffspunkt der Zugstange d an dem Regulatorstellhebel A entsprechend nach aufsen, so dafs die punktirte Stellung A' d' e' entsteht; bei einer solchen Anordnung wirkt in den oberen Stellungen der Regulatorhülse das verschiebbare Gewicht i vermindernd auf die Umdrehungszahl, in den unteren Stellungen vermehrend.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Vorrichtung an Pendelregulatoren zur selbstthätigen Aenderung der Beziehung zwischen Umdrehungszahl und Hülsenweg nach beliebig vorzuschreibenden Gesetzen durch veränderliche Belastung der Regulatorhülse, dadurch gekennzeichnet, dafs

   a) Gewichtsplatten (f'g'h¹...) beim Steigen des Regulators mit Hülfe einer von der Regulatorhülse durch Hebel α bewegten Hubstange (de) der Reihe nach aufgehoben bezw. beim Niedergehen des Regulators wieder auf ihre Unterlagen abgelegt werden .(Fig. i, 2 und 3);

   b) eine Feder (fghik) je nach dem Mafs ihres Zusammendrückens der an dem Hebel a befestigten Hub - und Zugstange (d e) verschiedenen Widerstand infolge ihrer nach bestimmten Gesetzen gewählten Querschnitte oder Form entgegensetzt (Fig.- 6 und 6a bis 6 c);

   c) durch mehr oder weniger tiefes Eintauchen eines an der Hubstange (d e) aufgehängten, nach bestimmten Gesetzen geformten Gewichtskörpers (0) in eine Flüssigkeit (Fig. 4, 4 a und 4 b) eine kleinere oder gröfsere Belastung der Stange de erreicht wird;

   d) durch Ortsveränderung eines auf dem Belastungshebel (a c) der Regulatorhülse sich bewegenden Gewichtskörpers (i), dessen Mittelpunkt sich stets in derselben waagrechten Linie bewegt (Fig. 7), eine gröfsere oder geringere Belastung des Hebels a b erzielt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.