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Regelvorrichtung für Kraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung
für Kraftmaschinen mit einem das Einlaßorgan der Kraftmaschine verstellenden, durch
Druckflüssigkeit betätigten Hilfsmotor und zwei den Zutritt des Steueröles zu diesem
regelnden Steuerventilen. Sie bezweckt eine Erhöhung der Empfindlichkeit der Regeleinrichtung,
d. h. eine Erhöhung der Ansprechgenauigkeit des Servomotorkolbens bei einer Verstellung
des Steuergestänges.
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Die Erfindung besteht darin, daß zum Steuern des Hilfsmotors das eigentliche
Steuerventil, das Hauptsteuerventil und ein weiteres kleineres Steuerventil, das
Feinsteuerventil, einander parallel geschaltet und mit einem gemeinsamen Steuergestänge,
beispielsweise mit einem Fliehkraftregler, derart verbunden sind, daß bei einer
Abweichung des .Steuergestänges aus der Mittelstellung zunächst das Feinsteuerventil
den Olzufluß zum Hilfsmotor freigibt, während das mit großer Überdeckung versehene
Hauptsteuerventil den Olzufluß erst dann freigibt, wenn die Verstellung des Feinsteuerventils
@o groß geworden ist, daß eine weitere Vergrößerung der Verstellung keine erhebliche
Zunahme der über das Feinsteuerventil dem Hilfsmotor zufließenden Olmenge mehr ergibt.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Hauptsteuerventil und das Feinsteuerventil-derart
mit dem gemeinsamen Steuergestänge verbunden sind, daß das Feinsteuerventil einen
größeren Weg zurücklegt als das Hauptsteuerventil. Dabei kann .die Überdeckung des
Feinsteuerventils gleich oder kleiner als die Überdeckung des Hauptsteuerventils
sein. Beide Ventile können auch derart mit dem Steuergestänge verbunden sein, daß
sie beide bei einer Verstellung denselben Weg zurücklegen, wobei das Feinsteuerventil
eine wesentlich kleinere
Überdeckung aufweist als das Hauptsteuer-Ventil.
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Die Hubbewegungen der beiden Ventile und deren Überdeckungen werden
zweckmäßig derart gegeneinander abgestimmt, daß die Summe ihrer wirksamen Öffnungsquerschnitte
und damit die durch beide Ventile zusammen gesteuerte öhnenge proportional der Steuerverstellung
bis zum Vollausschlag des Steuergestänges zunimmt. Um das zu erreichen, muß das
Feinsteuerventil-vom Steuergestänge 111:t einem größeren Übersetzungsverhältnis
angetrieben werden als das Hauptsteuerventil, und zwar mit einem Übersetzungsverhältnis,
das dein umgekehrten Verhältnis der Durchmesser der beiden Ventile entspricht. Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung der Regelvorrichtung für Kraftmaschinen
kommt in erster Linie für eine Kraftmaschinenreg-Jung mit großem Regelvermögen in
Betracht, deren Steuerventile mit Rücksicht auf die beträchtlichen Steuerölmengen
mit großem Durchmesser ausgeführt werden müssen.
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Bisher war es üblich, bei Kraftmaschinen jeweils nur ein großes Steuerventil
abzuordnen. Diese Ausführung ist zwar konstruktiv einfacher, aber sie schließt alle
diejenigen Nachteile in sich, die durch eine große Überdeckung an den steuernden
Kanten bedingt werden. Die Größe der Überdeckung, also der Betrag, um den sich die
steuernden Kanten am Steuerventil und am Ventilgehäuse in der Mittelstellung des
Steuerventils überdecken, ist abhängig von dem zugelassenen Ölverlust in der Mittelstellung
des Steuerventils. Je größer der Durchmesser des Steuerventils ist, uni so gröllc
r muß ini allgemeinen auch die Cberdeckung gewählt werden. Hierdurch wird aber eine
für den Regelvorgang nachteilige Unempfindlichkeit der Steuerung und eine Verzögerung
der Bewegung des Hilfsniotorkolbens gegenüber dem Steuerventil hervorgerufen. Diesen
Nachteil hat man bisher durch Voröfnungsnuten innerhalb der Überdeckung zu mildern
gesucht. Erfahrungsgemäß reicht jedoch die hierdurch erzielte Verbesserung der Regelempfindlichkeit
nicht für solche Fälle aus, bei denen iiücliste Regelgenauigkeit verlangt wird.
Auch läßt sich dabei die erwähnte, für eine besonders gute Reglung erwünschte weitgehende
Proportionalitiit zwischen der sekundlichen Ölmenge und der Steuerverstellung nicht
erreichen. wie die folgende Betrachtung zeigt. Ini Bereiche kleiner Verstellungen
des Steuerkolbens aus seiner Mittellage ist nur der mit Nuten besetzte Teil des
Kolbenumfanges wirksam. Die Vergrößerung des Durchflußqtierschnittes, die bei einer
kleinen Verstellung innerhalb jenes Bereiches entsteht, ist bleich der Summe der
in der--Umfangsrichtung ge- i messenen Nutenbreiten mal der Verstellung. Im Bereiche
großer Verstellungen ist der ganze Kolbenumfang wirksam, und die Vergrößerung des
Durchflußquerschnittes bei einer kleinen Verstellung innerhalb dieses Bereiches
ist gleich dem ganzen Kolbenumfang mal der Verstellung. Daraus erhellt, daß eine
für den Gesamtbereich der Verstellungen gültige Proportionalität zwischen gesteuerter
Ölmenge und Größe der Verstellung aus der Mittellage nicht einmal annähernd erZeicht
wird.
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Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen erreicht die Ausführung
gemäß der Erfindung durch die Verwendung zweier in der angegebenen Weise ausgebildeter
und miteinander verbundener Steuerventile trotz großer Überdeckung des Hauptsteuerventils
eine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit und eine genaue Proportionalität zwischen
der sekundlichen Ölmenge und der Steuerverstellung.
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In der Zeichnung ist eine Regelvorrichtung mit den Merkmalen gemäß
der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Die zu regelnde
Kraftmaschine ist als eine aus dem Schaufelrad io und der Zuführungsleitung 11 bestehende
Freistrahlturbine dargestellt, deren Reglung durch Verschiebung der Düsennadel 12
erfolgt. Die Düsennadel 12 ist über ein Gestänge 13, 14, 15 mit dem Hilfsmotorkolben
16 verbunden, der durch das erfindungsgemäß aus dem Hauptsteuerventil A und dein
Feinsteuer-Ventil B bestehende Steuerventil gesteuert wird. Das zur Betätigung des
Kraftkolbens 16 dienende Drucköl wird von einer Zahnradpumpe 17 geliefert,
die das Ü1 aus einem Behälter 18 über die Leitungen i g und 20 zum Ventilgehäuse
21 fördert. Zwischen die Leitungen 1g und 2o sind ein Rückschlag-Ventil 22 und ein
W11ldkesSel 23 eingeschaltet. Das Hauptsteuerventil A und das Feinsteuer-Ventil
B sind an dem bei 24 am Ventilgehäuse angelenkten Hebel 2,5 aufgehängt, der
seinerseits mittels der Stange 26 mit dem Hebel 27 in Verbindung steht. Dieser Hebel
27 ist an einem Ende an der Stange 28 aasgelenkt, die zum Zwecke der Rückführung
mit dem Kraftkolben 16 verbunden ist. Am andern Ende trägt er die Regiermuffe 29
des von der Kraftmaschine 1o beispielsweise über - das Kegelräderpaar 30, die Welle
31, das weitere Kegelräderpaar 32 und die Welle 33 angetriebenen Fliehkraftreglers
34. Das Übersetzungsverhältnis des Hebels 25 ist nun so gewählt, daß bei einer Belastungsänderung
der Kraftmaschine, die sieh sofort in einer Drehzahländerung und damit in einer
Verstellung der Schwunggewichte des Reglers 34 und seiner Muffe 29 auswirkt, das
Feinsteuerventil B einen größeren Weg zurück-`
legt als das Hauptsteuerventil
A. Bei einer kleinen Belastungsänderung macht die Stange 26 nur einen kleinen Weg,
welcher das Hauptsteuerventil A, dessen steuernde Kolben a', ä' zum
Zweck eines geringen Ölverlustes mit einer verhältnismäßig großen Überdeckung 35.
ausgeführt sind, nicht über die steuernden Kanten im Ventilgehäuse hinauszuschieben
vermag. Die Verstellung des Hilfsmotorkolbens 16 wird, solange die Belastungsänderung
:der Kraftmaschine und dementsprechend die Bmvegungen der Stange 26 nur gering sind,
lediglich durch das Feinsteuerventil B bewirkt, dessen Steuerkolben
b', b"
mit einer sehr geringen Überdeckung 36 versehen sind und daher schon
bei einer geringen Verschiebung in der einen oder andern Richtung die Steuerflüssigkeit
auf die obere bzw. untere Seite des Hilfsmotorkolbens 16 treten lassen. Hierdurch
wird der Hilfsmotorkolben 16 und mit ihm die Düsennadel 12 verschoben und
auf diese Weise die Reglung der Kraftmaschine bewirkt.