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Regelvorrichtung für Kraftmaschinen, die elektrische Stromerzeuger
antreiben Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für Kraftmaschinen, die elektrische
Stromerzeuger antreiben. Die Vorrichtung besteht aus einem Fliehkraftregler und
einem elektromagnetischen, von der abgegebenen Leistung des Stromerzeugers abhängigen
Regler. Der elektromagnetische Regler hat dabei eine durch zusätzliche Belastung
beeinflußbare Charakteristik und regelt allein bei den hohen Leistungsstufen der
Anlage. Bei Abnahme der Leistung der Maschinenanlage wird er in zunehmendem Maße
durch den Fliehkraftregler, der naturgemäß seine eigene Charakteristik hat, ersetzt.
Im Verbindungsgestänge zwischen dem elektromagnetischen und dem Fliehkraftregler
ist ein toter Gang vorgesehen, der den Ersatz des einen durch den anderen Regler
je nach der Maschinen-Leistung gestattet.
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Die neue Vorrichtung ist besonders geeignet für kleinere und mittelgroße
Elektrizitätswerke, insbesondere für Gleichstromanlagen mit Akkumulatorenbatterien.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch sie die Kraftmaschine, beispielsweise ein
Dieselmotor, praktisch vollkommen den Schwankungen im Leitungsnetz sich anpaßt,
ohne daß eine zusätzliche Regelung von Hand erforderlich wäre oder die Pufferbatterie
in nennenswerter Weise beansprucht würde.
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Die neue Reglervorrichtung wird vorzugsweise derart zur Ausführung
gebracht, daß dasjenige Organ, welches die Zufuhr des Betriebsstoffes zur Kraftmaschine
steuert (bei dampfgetriebenen Maschinen ein Dampfeinlaßventil, bei Verbrennungskraftmaschinen
häufig ein an der Brennstoffpumpe angebrachtes Organ von ähnlicher Wirkung), einerseits
mit dem von der Leistung des Generators abhängigen elektromagnetischen Regler, andererseits
auch mit dem Fliehkraftregler verbunden sein kann und von beiden Reglern wechselweise
oder während einer Übergangsstufe gemeinsam eingestellt wird.
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Es sind Anordnungen schon bekannt, bei welchen sowohl der Fliehkraftregler
als auch der elektromagnetische ständig mit dem erwähnten Organ, in dem folgenden
das Einstellorgan genannt, verbunden sind, aber eine gewisseRückwirkung des elektromagnetischen
auf den Fliehkraftregler ist dann unvermeidlich. Dieser Nachteil wird mit der Anordnung
gemäß der Erfindung behoben. Bei dieser steht nämlich nur der elektromagnetische
Regler im ganzen ständig und unmittelbar mit dem Einstellorgan für die Betriebsmittel'-zufuhr
derart in Verbindung, daß die je-
weilige Stellung des Einstellorgans bis
zu einer gewissen Grenze eindeutig von der Stellung der beweglichen Teile des elektromagnetischen
Reglers abhängt, während zwischen dem Einstellorgan und dem Fliehkraftregler zwei
be-,vegungsübertragendeTeile vorgesehen sind, von denen der eine Teil nur mit dem
Fliehkraftregler,
der andere dagegen nur mit dem Einstellorgan in ständiger Verbindung steht und beide
gegeneinander derart verschiebbar sind, daß der mit dem Einstellorga'b,, ständig
und fest verbundene Teil sich frei i' ohne Rückwirkung auf den FliehkraftregJt;:,
innerhalb des Regelbereiches des elektroxna-`' gnetischen Reglers bewegen kann,
während er, wenn die Belastung unter eine gewisse Grenze fällt, sich gegen den mit
dem Fliehkraftregler fest verbundenen Teil anlegt und zusammen mit diesem bewegt
wird, so daß von dieser Grenze ab der Fliehkraftregler zunächst zunehmend und schließlich
allein die Regelung übernimmt.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung,
und zwar ist 1 die Kraftmaschine, z. B. eine Dieselmaschine, 2 ist der elektrische
Stromerzeuger, der als Gleichstromdynamo gedacht ist, und 3 ist das Leitungsnetz.
Die Dieselmaschine ist mit einem Fliehkraftregler q. versehen. Auf dessen Hülse
ig spielt ein Ring 2o, dessen Höhe geringer ist als der Abstand der zwei Kragen
der Hülse. Innerhalb dieses Spielraumes kann sich der Ring 2ö auf und ab verschieben.
Der Ring 2o ist durch den Hebel 5 ständig mit der Brennstoffpumpe 6 verbunden und
verändert bei seiner Verschiebung die Stellung des die Brennstoffzufuhr zu den Arbeitszylindern
der Dieselmaschine bestimmenden Organs, beispielsweise eines Überstrom-, ventils
oder eines Regelschiebers.
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In die von der Dynamo abgehende Leitung 7 ist ein Elektromagnet 8
geschaltet, dem ein auf dem Hebel io angebrachter Anker g zugeordnet ist. - Dieser
Hebel ist in dem gewählten Beispiel mit Federn i i belastet, die dem Anziehen des
Ankers g an-den Elektromagneten 8 entgegenwirken. Die Federträger sind mit Schrauben
i2 und mit Einstellmuttern 13 versehen, mittels deren die Spannungen jeder einzelnen
Feder regelbar sind, und die Muttern können derartig eingestellt werden, daß die
Federn nacheinander in Tätigkeit treten, je nachdem der Anker sich mehr und mehr
dem Elektromagneten nähert. Durch diese Einstellvorrichtung läßt sich die Charakteristik
des elektromagnetischen Reglers verändern.
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Der Hebel io ist in dem dargestellten Beispiel durch ein Stangensystem
16, 17, 18 ständig mit dem vorher erwähnten Hebel 5 verbunden, welcher seinerseits
in ständiger Verbindung mit der das Einstellorgan enthaltenden-Brennstoffpumpe 6
steht.
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Der elektromagnetische Regler 8, g steht demgemäß in ständiger Verbindung
mit dem Einstellorgan der Brennstoffpumpe 6, während zwischen seinem Verbindungsgestänge
und dem des Fliehkraftreglers 4 ein gewisser toter Gang durch die gegeneinander
verschiebbaren Teile ig und 2o an der Reglermuffe gebildet wird.
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Vorrichtung muß derart eingestellt .-@,V:'erden, daß der Ring 2o,
solange er unter der -=3eeinflussung deselektromagnetischen Reglers allein bleiben
soll, sich innerhalb dieses toten Ganges bewegt, ohne die Kragen der Hülse zu berühren
und folglich, ohne eine Rückwirkung auf den Fliehkraftregler auszuüben. Erst wenn
die Belastung der Maschine sehr gering wird oder gänzlich aufhört, legt sich der
Ring ,o unter der Wirkung der Federn i i gegen die untere Seite des oberen Kragens
der Hülse ig und müß von diesem Augenblick dessen Bewegungen mitmachen, welche dann
durch den Hebel 5 auf das Einstellorgan der Brennstoffpumpe 6 übertragen werden.
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DieWirkungsweise der Anordnung ist hiernach folgendermaßen: Wenn der'
Stromerzeuger nennenswert belastet ist, muß der Hebel io eine Gleichgewichtslage
einnehmen, bestimmt durch die Anziehungskraft des Elektromagneten 8 und die Spannung
in den Federn i i. Der Ring 2o bewegt sich in dem freien Abstand zwischen den Kragen
der Hülse i9.
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Wenn die Belastung und damit die Stromstärke abnimmt, hebt sich der
Anker g, das rechte Ende des Hebels 5 senkt sich, und der Ring 2o hebt sich. Wenn
der Strom sehr gering wird oder ganz aufhört, müssen die Federn ii den Anker g so
hochheben, daß schließlich der Ring 2o sich gegen den oberen Kragen der Muffe ig
legt und bestrebt ist, die Muffe zu heben. Dadurch werden aber auch die Reglerkugeln
gehoben, und es stellt sich bald eine Gleichgewichtslage ein zwischen i. der Zugkraft
der Federn i i, 2. dem Eigengewicht der Muffe und der Kugeln und 3. der Fliehkraft
der Kugeln.
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Jetzt sei angenommen, daß die Drehzahl etwas zunimmt. Die Fliehkraft
wird dann größer, und die Muffe muß sich unter dem Einfluß der größeren Fliehkraft
und des nach oben gerichteten Druckes des Ringes zo etwas heben, bis eine neue Gleichgewichtsstellung
dadurch erreicht ist, daß die Brennstoffzufuhr ler Maschine verringert wurde.
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Die Regelung der Brennstoffpumpe @i bei geringer Belastung oder Leerlauf
geschieht zlso durch das Zusammenspiel des Ringes 2o, ,les oberen Kragens der Reglermuffe
und der Zugkräfte der Federn i i.
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Wenn die Belastung steigt, gehen die entsprechenden Bewegungen und
Einstellungen :n entgegengesetzter Richtung vor sich, die lvluffenbewegung'durch
den Fliehkraftregler wird einflußlos, und durch die Veränderbar-]zeit der Charakteristik
des elektromagnetischen
Reglers ist man imstande, die gesamte Regelvorrichtung
den jeweiligen Betriebsverhältnissen anzupassen.
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Bei allen einigermaßen großen Belastungen ist folglich der elektromagnetische
Regler allein entscheidend für die Einstellung der Brennstoffpumpe, und zwar ohne
j eglicheRückwirkung auf den Fliehkraftregler. Bei sehr niedrigen Belastungen ist
aber die durch die Windungen des Elektromagneten 8 gehende Stromstärke zu gering,.
als daß der elektromagnetische Regler allein zur Wirkung kommen könnte, und der
Fliehkraftregler4 in Verbindung mit den Federn i i gestattet dann, während die Reglermuffe
weiterhin frei spielen kann, dem Ring 2o sich noch zu heben, dadurch den Hebel 5
zu bewegen und somit die Pumpenregelung zu übernehmen.
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Veränderlich einstellbare Anschläge 14 und 15 können zur Einstellung
äußerster Grenzlagen des Hebels io und damit des ganzen Hebelsystems vorgesehen
sein. Will man beispielsweise dieAbw ärtsbewegung des Hebels 5 weiter zulassen,
als in der Zeichnung dargestellt, so müßte der Anschlag 14 niedriger geschraubt
werden.