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Regel einrichtung für Wasserbremsen I)ie Leistung einer Wasserbremse
ist bekanntlich bei einer bestimmten Drehzahl von dem NVasserinhalt abhängig, der
in den Lautradtaschen durch Fliehkraftwirkung nach außen geschleudert wird und dann
in die Taschen des Gehäuses übertritt. Dieser kreisende Wasserinhalt kann durch
Ventile, die den Wasserzu- und abfluß regeln, von Hand eingestellt werden. Außerdem
kann die Bremsleistung durch ebenfalls von Hand bediente muschelförmige Schieber,
die das Laufrad mehr oder weniger überdecken, geändert werden. Bei gleichbleibendem
Wasserinhalt und wechselnden Drehzahlen der Bremse läßt sich eine ganz bestimmte
Leistungskurve durchfahren. Das für die Erprobung von Kraftmaschinen sehr wichtige
Einhalten einer solchen Leistungskurve ist jedoch erfahrungsgemäß besonders bei
höheren Drehzahlen nur durch Nachregeln des Austrittsquerschnittes möglich. Bliebe
nämlich der Austrittsquerschnitt unverändert, so könnte mehr Wasser aus der Bremse
herausgeschleudert werden als durch den Eintrittsquerschnitt nachströmt, denn die
Bremse sucht, in ähnlicher Weise wie eine Kreiselpumpe, mit steigender Drehzahl
den Austrittsdruck und infolgedessen die Geschwindigkeit des austretenden NVassers
zu steigern, während Eintrttsdruck und Eintrittsgeschwindigkeit unverändert bleiben.
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Das umständliche und einen genauen Betrieb erschwerende dauernde
Nachregeln des Auslaßquerschnittes von Hand kann mit einer an sich bekannten Anordnung
vermieden werden, indem das Auslaßventil in bestimmter Weise hydraulisch gesteuert
wird. Wenn nämlich dieses Ventil in Schließrichtung unter dem Einfluß des Fliehkraftdruckes
einer mit der Bremse gekuppelten Kreiselpumpe steht. wird dadurch entsprechend der
Pumpencharakteristik auch der Austrittsdruck selbsttätig im quadratischen Verhältnis
zur Drehzahländerung vergrößert bzw. verringert.
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Eine solche Abhängigkeit hat das Einhalten des jeweiligen Wasserinhaltes
der Bremse
zur Folge, weil sich der Austrittsdruck infolge des wechselnden
Auslaßquerschnittes bei gleichbleibender Abflußmenge in dem erforderlichen Ausmaß
verändern kann. Die Einregelung des Wasserinhaltes der Bremse geschieht bei der
l>ekannten Anordnung mittels eines von Hand verstellbaren Drosselventils, das
in der Leitung der Kreiselpumpe liegt und ein willkürliches Verkleinern und Vergrößern
des gesamten auf das Auslaßventil einwirkenden Pumpendruckes gestattet.
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Die vorliegende Erfindung geht nun von der Überlegung aus, daß die
Regelung des Wasserinhaltes der Bremse bei einer derartigen Einrichtung zwar in
einfacher \Veise durch willkürliches Verändern der Höhe des dem Austrittsdruck entgegenwirkenden
Drukkes erfolen kann. daß al)er sehr geringe Veränderungen des Wasserinhaltes nicht
genau zu beherrschen sind. wenn mit dem von Hand zu betätigenden Drosselventil der
gesamte Gegendruck verändert wird. Um auch nach dieser Richtung den an eine Wasserbremse
gegebenenfalls gestellten Anforderungen in bestmöglicher Weise nachzukommen. wird
gemäß der Erfindung das Auslaßventil außer dem Förderdruck der Kreiselpumpe und
dem diesem entgegenwirkenden Austrittsdruck der Bremse noch von einem dritten, der
Bremse oder der Kreiselpumpe entnommenen l)ruck belastet. der mittels eines l)rosselventils
von Hand einstellbar ist und zusammen mit dem Pumpendruck eine dem Austrittsdruck
das Gleichgewicht haltende Drucksumme bzw. -differenz bildet.
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Gleichzeitig läßt sich das Ausmaß der Regelung in diesem Zusammenhang
dadurch erweitern, indem zusätzlich in an sich bekannter Weise ein zweites Regelorgan
in Form von Schiebern zum Abdecken des Laufrades oder eines Ventils in der Einlaßleitung
vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft im Sinne einfacher Bedienung ist es, wenn
das zweite Regelorgan ein ebenfalls, jedoch in entgegengesetztem Sinne wie das Ausla@-ventil
durch den Förderdruck der Kreiselpumpe beeinflußtes Einlaßventil ist.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der.
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Zeichnung an vier Ausführangsbeispielen unter Weglassung aller unwesentlichen
Einzelheiten dargestellt. Abb. 1 läßt das Gehäuse a Illit der Einlaßleitung h und
<ler Auslaßleitung c für das in der Bremse arbeitende Wasser erkennen. Als Regelorgane
sind die von Hand verstellbaren Schieber d. c zum Abdecken des Laufrades @ sowie
das selbsttätige Auslaßventil g vorgesehen: dieses zum Einstellen, aber nicht zum
vollständigen Abschluß des Austrittsquerschnittes dienende Ventil ist mit einem
Steuerkolben h ausge-@üstet und kann in seiner Lage außerdem durch ein Drosselventil
i beeinflußt werden.
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Die Pfeile I und II bezeichnen die Anschlußstellen der Auslaßleitung
c bzw. der Druckleitung einer mit der Bremse gekuppelten, nicht dargestellten Kreiselpumpe
an das Ventilgehäuse k, die Pfeile III und IV die entsprechenden Wasserablaufanschlüsse.
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Die zweite Ausführung unterscheidet sicl von der ersten lediglich
dadurch, daß an Stelle der Schieber d, e ein ebenfalls von Hand verstellbares Regelventil
nt in der Einlaßleitung b vorgesehen ist.
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Bei der dritten Ausführung ist im Geben satz zu den beiden anderen
auch die Einlaßregelung selbsttätig, indem das in die Leitung b eingeschaltete Ventil
n, wie bei Handbetätigung der Ventile an sich bekannt, über Gestänge o, p, q mit
dem Steuerkolben h des Auslaßventils g verbunden ist, derart, daß einer Bewegung
desselben im Schließsinne einer Bewegung des Einlaßventils im üftnungssinne entspricht
und umgekehrt.
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Schließlich ist die vierte Ausführung insofern noch etwas antlers,
als hier das selbst tätige Einlaßventil n vom Auslaßventil g mechanisch unabhängig
ist und einen eigenen Steuerkolben r hat, der im Öffnungssinne des Ventils, also
entgegengesetzt wie der Steuerkolben lt des Auslaßventils, von dem Förderdruck der
gemäß Pfeil V angeschlossenen Kreiselpumpe beaufschlagt wird.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführungen beruht bezüglich
der Auslaßregelung übereinstimmend darauf, daß das Auslaßventil im Öffnungssinne
von dem Austrittsdruck P1 und entgegengesetzt dazu, also im Schließsinne, von einem
durch das Drosselventil i auf einen bestimmten Teil davon verringerten Druck P2
beaufschlagt wird. In gleicher Richtung wie der letztere belastet der Förderdruck
P3 den Steuerkolben h (die Druckkräfte P1, P2, P3 sind nur in Abb. 1 eingezeichnet).
Das Auslaßventil wird sich ilun so einstellen, daß <lie einzelnen Drücke immer
nach der Beziehung P1-P2=P3 miteinander im Gleichgewicht stehen. Da aber der Druck
P3 sich mit dem Quadrat der Drehzahl der Kreiselpumpe und damit der Bremse ändert,
muß im gleichen Verhältnis der Druckunterschied l>i - 1' steigen l>zw. sinken.
Das bedeutet aber nichts anderes, als daß bei gleichbleibendem Verhältnis P1:P2
auch der Austrittsdruck P1 selbst sich mit dem Quadrat der Drehzahl ändert und dadurch
für einen gleichbleibenden Wassermhalt der Bremse sorgt.
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Mit einer solchen Auslaßsteuerung kann also die einem bestimmten
Wasserinhalt entsprechende Leistungskurve ohne jedes Nachregeln von Hand genau eingehalten
werden.
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Statt der beschriebenen Auordnung kann
natürlich auch
der Druck P2 ein einstellbarer Teil des Pumpendruckes P3 sein und deisem entgegenwirken,
indem er die Unterseite des Steuerkolbens lt l>eaufschlagt; dann bestände das
Gleichgewicht P1=P3-P2. Durch Verändern des Druckverhältnisses P1:P2 bzw.
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P3:P2 mittels des Drosselventils i läßt sich ein anderer Wasserinhalt
einstellen. Da jedoch der Regelbereich allein durch Beeinflussen des Austrittsdruckes
nur verhältnismäßig gering ist, soll gleichzeitig die weitere, an sich bekannte
Regelung durch Verstellen eines Einlaßventils oder der das Laufrad mehr oder weniger
abdeckenden'Schieber heil>cihalten werden. Diese Organe kommen dann für die grobe,
stufenweise Einstellung in Betracht, während die Feineinstellung mit dem Drosselventil
am Austritt erfolgt.
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Man kann jedoch die Regeleinrichtung noch einfacher und zweckmäßiger
gestalten, indem auch das Einlaßventil nicht von Hand verstellt, sondern in Abhängigkeit
von dem Auslaßventil (Abb. 3). oder für sich (Abb. 4) durch den Förderdruck der
Kreiselpumpe beeinflußt wird. Dabei muß dann jeweils einem vergrößerten Austrittsquerschnlitt
gleichzeitig ein - verringerter Eintrittsquerschnitt entsprechen und umgekehrt;
die Regelung wird also noch empfindlicher, da der Wasserinhalt schon durch ganz
geringe Bewegungen der beiden vom Druckwasser gesteuerten Ventile verändert wird.
In diesem Falle ist von Hand nur noch das Drosselventil zu betätigen, mit dem der
ganze von der Einlaß- ttnd Aiislaßregelung zusammen erfaßbare Leistungsliereich
der Bremse überwacht wird.
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PATENTANSPR2CHE: 1 Regeleinrichtung für Wasserbremsen mit selbsttätiger
Steuerung des Austrittsquersohnittes im Sinne eines unabhängig von der Drehzahl
gleichbleibenden RVasserinhaltes mittels eines das Auslaßventil im Schließsinne
belastenden Druckes, der von einer mit der Bremse gekuppelten Kreiselpumpe herrührt,
dadurch gekennzeichnet, daß. zum möglichst genauen Einregeln von Hand auch geringer
Veränderungen des ÄVasserinhaltes das Auslaßventil (g) außer dem Förderdruck (P3)
der Kreiselpumpe und dem diesem entgegenwirkenden Austrittsdruck (P1) der Bremse
noch von einem dritten, der Bremse oder der Kreiselpumpe entnommenen Druck (P2)
belastet wird, der mittels eines Drosselventils (i) von Hand einstellbar ist und
zusammen mit dem Pumpendruck eine dem Austrittsdruck das Gleichgewicht haltende
Drucksumme bzw. -diS-ferenz bildet.