DE756888C

DE756888C - Speed governor for prime movers

Info

Publication number: DE756888C
Application number: DEC54417D
Authority: DE
Inventors: Alberto Dr-Ing Cita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-10-04
Filing date: 1938-10-04
Publication date: 1953-03-23

Description

Drehzahlregler für Kraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler für Kraftmaschinen, bei welchem als ein sowohl für die Beschleunigungs- als auch die Geschwindigkeitswirkung empfindliches Mittel eine in einem von der Kraftmaschine in Umlauf versetzten Behälter enthaltene schwere Flüssigkeit verwendet ist.Speed governor for prime movers The invention relates to a speed governor for prime movers, in which as one for both acceleration and the speed effect sensitive means one in one of the prime mover heavy liquid contained in circulating containers is used.

Es sind schon Kraftmaschinenregler bekannt, die als einziges Reglungsmittel die Drehgeschwindigkeitswirkung auf eine oder mehrere feste Massen verwenden, welche durch Gelenke oder elastische Aufhängungen mit einer von der zu regelnden Maschine bei der Drehung mitgenommenen beweglichen Einrichtung verbunden sind. Drehzahlregler, die als einziges Reglungsmittel die Wirkung der Drehgeschwindigkeit auf eine flüssige Masse benutzen, die in einer von der zu regelnden Maschine bei der Drehung mitgenommenen Einrichtung enthalten ist, sind ebenfalls bekannt. Alle diese nur die Wirkung der Geschwindigkeit ausnutzenden Regler verursachen mehr oder minder Geschwindigkeits-und Leistungsschwankungen, weil sie im allgemeinen ihre Verbesserungswirkungen mit Verspätung beginnen und zu lange aufrechterhalten, so daß diese hinsichtlich des für eine wirksame Reglung erforderlichen Eingriffszeitpunktes versetzt erscheinen.There are already engine governors known as the only control means use the rate of rotation effect on one or more solid masses, which by joints or elastic suspensions with a machine to be controlled during the rotation entrained movable device are connected. Speed controller, which is the only means of regulating the effect of the rotational speed on a liquid Use the mass that is taken along in a machine to be controlled during rotation Facility included are also known. All of these only have the effect of Speed-exploiting controllers cause more or less speed and Fluctuations in performance because they generally delay their improvement effects begin and sustained too long, so that these terms for effective Regulation required intervention time appear offset.

Um die Verzögerung auszugleichen, sind jedoch auch Regler entwickelt worden, bei denen gleichzeitig die Wirkung der Drehgeschwindigkeit und die Wirkung der Drehbeschleunigung auf feste Massen ausgenutzt wird. Diese festen Massen sind durch Gelenke und elastische Aufhängungen mit einer von der zu regelnden Maschine bei der Drehung mitgenommenen Einrichtung verbunden. Bei diesen Reglern geben jedoch die Reibungen der Gelenke und das veränderliche Verhalten der elastischen Aufhängungen der festen, der Geschwindigkeits- und Beschleunigungswirkung ausgesetzten Massen zu Mängeln in der Drehzahlreglung Anlaß und erfordern eine sehr mühsame Einstellung.To make up for the delay, are but also Regulators have been developed, which simultaneously take the effect of the speed of rotation and the effect of the rotational acceleration on solid masses is used. These fixed Masses are to be regulated by joints and elastic suspensions with one of the Machine connected with the rotation entrained device. With these controllers give however the friction of the joints and the changeable behavior of the elastic Suspensions of the fixed, exposed to the effects of speed and acceleration Masses give rise to defects in the speed control and require a very laborious adjustment.

Da ferner bei den Reglern dieser Art die festen, der Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswirkung ausgesetzten Massen im allgemeinen dadurch wirken, daß sie kleine Auslaßöffnungen für unter Druck gesetztes Öl in ihrer Öffnungsweite steuern, so können leicht Verstopfungen dieser Öffnungen durch Verunreinigungen im umlaufenden Öl eintreten, was zu erheblichen Störungen des Reglerbetriebes führt. Endlich ist es bei diesen Reglern mit festen Massen schwer, die Empfindlichkeit gegenüber der Beschleunigung so zu erhöhen, wie es erforderlich wäre, um Pendelerscheinungen zu vermeiden.In addition, since controllers of this type use the fixed, acceleration and masses exposed to velocity effects generally act in that they control small outlet openings for pressurized oil in their opening width, This can easily clog these openings due to impurities in the surrounding area Oil can enter, which leads to considerable disruptions in controller operation. Is finally With these fixed mass regulators it is difficult to determine the sensitivity to the Increase acceleration as much as it would be necessary to prevent pendulum phenomena avoid.

Die Erfindung bezweckt, einen von diesen Nachteilen freien Drehzahlregler für Kraftmaschinen zu schaffen, der eine genaue, gleichbleibende und von Pendelschwankungen freie Reglung ermöglicht und keine mühsame Einstellung erfordert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Drehzahlregler für Kraftmaschinen der oben umrissenen Gattung der die schwere Flüssigkeit enthaltende Behälter eine zentrale Kammer und eine an diese Kammer angeschlossene radiale Leitung sowie eine schraubenförmig, spiralig oder ähnlich um seine Drehachse gewundene, die Fortsetzung der radialen Leitung bildende Leitung umfaßt und sowohl die Kammer als auch die Leitungen mit einer schweren Flüssigkeit gefüllt sind und daß die Spiralleitung ihre Fortsetzung in einer mit einer leichten Flüssigkeit gefüllten radialen Leitung findet, die ihrerseits mit einer zentralen tnanometrischen Kapsel in Verbindung steht, welche auf die in bekannter Weise ausgebildete, aus Vorsteuerkolben und Hilfsmotor bestehende Regeleinrichtung der Kraftmaschine einwirkt.The aim of the invention is to provide a speed controller free from these disadvantages for prime movers to create accurate, constant and pendulum fluctuations allows free regulation and does not require laborious adjustment. This task is achieved according to the invention in that in a speed controller for engines of the genus of the heavy liquid containing container outlined above central chamber and a radial line connected to this chamber as well as a helically, spirally or similarly wound around its axis of rotation, the continuation of the radial conduit forming conduit and both the chamber and the Lines are filled with a heavy liquid and that the spiral line its continuation in a radial conduit filled with a light liquid finds, in turn, in connection with a central tnanometric capsule stands, which is formed in a known manner, from the pilot piston and auxiliary motor existing control device of the engine acts.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine Ausführungsform eines Drehzahlreglers für Kraftmaschinen mit den Merkmalen nach der Erfindung, und zwar ist die eigentliche Erfindung im unteren Teil der Zeichnung dargestellt.For example, the drawing illustrates one embodiment a speed controller for engines with the features of the invention, and although the actual invention is shown in the lower part of the drawing.

Die Regeleinrichtung für die Kraftmaschine besteht aus einem Hilfsmotor i, der mit Drucköl oder einer anderen Druckflüssigkeit betrieben und mit der Regelwelle :2 verbunden ist, deren Umdrehung jeweils im einen oder anderen Richtungssinn die Steigerung oder Verringerung der von der Kraftmaschine entwickelten Leistung bestimmt. Ein Vorsteuerkolben 3, 4. für Öl oder für eine andere Flüssigkeit ist dazu bestimmt, die Stellung des Hilfsmotors i je nach den Erfordernissen der Reglung zu ändern, und wird entsprechend gesteuert. Eine aus zwei Teilen 6 und 7 bestehende Übertragungskapsel 5, die mit nachgiebigen Wänden versehen und mit Flüssigkeit gefüllt ist, dient dazu, die Steuerwirkungen eines Zusatzhilfsmotors 8 an den Vorsteuerkolben 3 zu übermitteln.The control device for the engine consists of an auxiliary motor i, which is operated with pressure oil or another pressure fluid and with the control shaft : 2 is connected, the rotation of which in one or the other sense of the direction Determines increase or decrease in the power developed by the engine. A pilot spool 3, 4. for oil or another fluid is intended to to change the position of the auxiliary engine i depending on the requirements of the regulation, and is controlled accordingly. A transfer capsule consisting of two parts 6 and 7 5, which is provided with flexible walls and filled with liquid, is used to to transmit the control effects of an auxiliary auxiliary motor 8 to the pilot piston 3.

Der mit Drucköl oder einer anderen Druckflüssigkeit betriebene Zusatzhilfsmotor 8 hat die Aufgabe, die Wirkung des eigentlichen Drehzahlreglers 9 zu verstärken. Dieser Drehzahlregler 9 wird durch eine Riemenscheibe io oder ein anderes übertragungsmittel oder auch unmittelbar von der Welle der zu regelnden Kraftmaschine aus in Umdrehung versetzt. Er umfaßt eine mit einer schweren Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllte zentrale Kammer ii, die durch eine radiale Rohrleitung 12 mit einer in Schraubenform um die Achse der Kammer i i gewundenen Rohrleitung 13 in Verbindung steht, die ebenfalls mit der gleichen schweren Flüssigkeit gefüllt ist. An die schraubenförmige Rohrleitung 13 schließt sich eine zweite radiale Rohrleitung 14. an, die mit einer leichten Flüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt und mit einer zentralen manometrischen Kapsel 15 mit nachgiebigen Wänden verbunden ist, die mit der gleichen leichten Flüssigkeit gefüllt ist.The auxiliary motor operated with pressure oil or another pressure fluid 8 has the task of increasing the effect of the actual speed controller 9. This speed controller 9 is io through a pulley or some other transmission means or directly from the shaft of the engine to be controlled in rotation offset. It comprises one with a heavy liquid, e.g. B. mercury, filled central chamber ii, which is formed by a radial pipe 12 with a helical shape is connected to the axis of the chamber i i wound pipe 13, which also is filled with the same heavy liquid. To the helical pipeline 13 is followed by a second radial pipe 14, which with a slight Liquid, e.g. B. Oil, filled and with a central manometric capsule 15 with resilient walls connected with the same light fluid is filled.

Weiter ist, was aber nicht Gegenstand der Erfindung ist, eine selbsttätig die Betriebsgeschwindigkeit im Verhältnis zur Motorleistung ändernde Gleichgewichtsvorrichtung vorgesehen, die aus einer mit leichter Flüssigkeit gefüllten und mit der Übertragungskapsel 5 unmittelbar verbundenen Kapsel 17 mit nachgiebigen Wänden besteht, deren Inhalt über den Hebel 18 von der Stellung des Hilfsmotors i beeinflußt wird. Die Drehzahländerungsvorrichtung umfaßt eine Kapsel ig mit nachgiebigen Wänden, die mit Flüssigkeit gefüllt ist und ebenfalls unmittelbar mit der Übertragungskapsel 5 in Verbindung steht. Der Inhalt dieser Kapsel ig kann mit Hilfe der mit Handrad versehenen Schraube 20 nach Wünsch geändert werden.Furthermore, what is not the subject of the invention, an automatic one equilibrium device that changes the operating speed in relation to the engine power provided, which consists of a filled with light liquid and with the transfer capsule 5 directly connected capsule 17 with resilient walls, the content of which is influenced by the position of the auxiliary engine i via the lever 18. The speed change device comprises a capsule ig with resilient walls, which is filled with liquid and is also directly connected to the transmission capsule 5. The content This capsule ig can with the help of the screw 20 provided with a handwheel as desired be changed.

Die ganze Vorrichtung arbeitet wie folgt: Während des Betriebes mit Normaldrehzahl befinden sich die einzelnen Teile der Regeleinrichtung in den in der Zeichnung wiedergegebenen Stellungen. Wenn nun eine Verminderung des Widerstandsmoments, das der Motor zu überwinden hat, eintritt, so stellt sich eine Gleichgewichtsstörung bezüglich des Motordrehmoments und damit eine Beschleunigung der Umdrehungsbewegung des Motors ein. Die Beschleunigung zeigt sich beim Regler g, wo die von dem Motor unmittelbar mitgeführten Teile beim Umlauf. der Schnelligkeitszunahme folgen, während die Masse der schweren Flüssigkeit, die sich in der schraubenförmig gewundenen Rohrleitung 13 befindet, das Bestreben hat, ihre Geschwindigkeit beizubehalten, so daß sie gegenüber der beschleunigten Bewegung zurückbleibt. Auf Grund der Trägheitswirkung treibt die Flüssigkeitsmasse der schraubenlinigen Rohrleitung 13 einen Teil der in der radialen Rohrleitung 14 befindlichen Flüssigkeit weiter in die Kapsel 15, die sich ausdehnt und so mittels des Zusatzhilfsmotors 8 die Übertragungskapsel 5 und den beweglichen Vorsteuerkolben 3 nach oben schiebt.The whole device works as follows: During operation with Normal speed, the individual parts of the control device are located in the in the positions shown in the drawing. If there is now a reduction in the section modulus, that the If the motor has to overcome, an imbalance arises with regard to the motor torque and thus an acceleration of the rotational movement of the engine. The acceleration is shown by the controller g, where that of the motor directly carried parts in circulation. follow the increase in speed while the mass of heavy liquid that is in the helically wound pipeline 13 is located, the endeavor to maintain its speed, so that it is opposite the accelerated movement remains. Drives due to the inertia effect the liquid mass of the helical pipeline 13 is part of that in the radial pipeline 14 located liquid further into the capsule 15, which is expands and so by means of the additional auxiliary motor 8, the transmission capsule 5 and the movable pilot piston 3 pushes upwards.

Auf der anderen Seite erhöht die gesteigerte Umdrehungsgeschwindigkeit des Reglers g die Fliehkraftwirkung auf die in der radialen Rohrleitung i2 enthaltene schwere Flüssigkeit, wodurch ebenfalls eine Flüssigkeitsverschiebung nach der Kapsel 15 zu hervorgerufen wird, die ihrerseits auch diese Flüssigkeitsverschiebung in eine Aufwärtsverschiebung des Kolbens des Zusatzhilfsmotors 8 und weiterhin des Vorsteuerkolbens 3 umsetzt. Somit ergibt sich in dieser Einleitungsphase des Arbeitens des Reglers ein Zusammenwirken der Wirkung der Beschleunigung und der Wirkung der Geschwindigkeit.On the other hand, the increased rotational speed increases of the controller g the centrifugal force effect on that contained in the radial pipeline i2 heavy fluid, which also causes fluid to move towards the capsule 15 is caused, which in turn also this liquid shift in an upward displacement of the piston of the auxiliary auxiliary motor 8 and furthermore the Pilot piston 3 converts. Thus, in this introductory phase, there is work of the controller an interaction of the effect of the acceleration and the effect of the Speed.

Die Aufwärtsverschiebung des Vorsteuerkolbens 3 verursacht inzwischen mit Hilfe des Haupthilfsmotors i eine Schließbewegung bei der Reglerwelle 2. Als Folge davon vermindert sich das. Drehmoment des Motors, und, wenn in der Zwischenzeit die Abnahme des Widerstandsmoments, das die Störung hervorgerufen hat, noch andauert, wird die Gleichgewichtsstörung zwischen Motordrehmoment und Widerstandsmoment schrittweise vermindert, bis sie ganz aufgehoben ist. Sowie das Gleichgewicht zwischen Motordrehmoment und Widerstandsmoment erreicht ist, fällt die Wirkung der Beschleunigung fort, und der Hilfsmotor i setzt in abgeschwächter Weise seine Schließwirkung auf die Reglerwelle 2 unter der alleinigen Wirkung der Geschwindigkeit fort, die wegen der sofortigen Zunahme höher wird als der Betriebswert. Das Motordrehmoment wird deshalb geringer als das Widerstandsmoment, wenn dieses in der Zwischenzeit gleichgeblieben ist. Als Folge zeigt sich eine negative Beschleunigung, die mit umgekehrter Wirkung wie die- vorhergehende Beschleunigung endlich die durch das Geschwindigkeitsübermaß hervorgerufene Wirkung mindert. Die beiden gegensätzlichen Wirkungen heben jede Pendelung auf und gestatten die Erzielung der neuen Betriebsbedingungen auf die schnellste Weise.The upward displacement of the pilot piston 3 caused meanwhile with the help of the main auxiliary motor i a closing movement in the controller shaft 2. As As a result, the torque of the motor decreases, and if in the meantime the decrease in the section modulus that caused the disturbance is still ongoing, the imbalance between engine torque and drag torque becomes gradual decreased until it is completely canceled. As well as the balance between engine torque and moment of resistance is reached, the effect of the acceleration disappears, and the auxiliary motor i sets its closing effect on the governor shaft in a weakened manner 2 continued under the sole effect of the speed, which is because of the instantaneous Increase becomes higher than the operating value. The engine torque therefore becomes lower than the section modulus if this has remained the same in the meantime. The result is a negative acceleration that has the opposite effect as the preceding acceleration finally caused by the excessive speed the effect caused. The two opposing effects enhance each one Pendulum on and allow the achievement of the new operating conditions on the fastest way.

Die neue Betriebsgeschwindigkeit wird in Verbindung mit der neuen Stellung, die der Hilfsmotor i wegen der geringeren vom Motor entwickelten Leistung einnimmt, höher sein als die vorhergehende Betriebsgeschwindigkeit. Tatsächlich geht ein Teil! der in der Übertragungskapsel 5 enthaltenen Flüssigkeit in die Kapsel 17 der Gleichgewichtsvorrichtung über, und zwar auf Grund der Wirkung des Hebels 18, und folglich wird das Ende der Kapsel 15 eine Stellung einnehmen, die höher liegt als die vorige, und der auf Grund der höheren Spannung der Feder 16 ein größerer Druck in der Kapsel 15 entspricht sowie eine größere Fliehkraft in der Flüssigkeitsmasse des Reglers g. Im Fall einer Belastungserhöhung spielen sich dieselben Vorgänge, wie beschrieben, in- der umgekehrten Reihenfolge ab.The new operating speed will be combined with the new Position that the auxiliary engine i because of the lower power developed by the engine is higher than the previous operating speed. Indeed goes a part! the liquid contained in the transfer capsule 5 into the capsule 17 of the balance device due to the action of the lever 18, and consequently the end of the capsule 15 will occupy a position which is higher lies than the previous one, and due to the higher tension of the spring 16, a greater one Pressure in the capsule 15 corresponds to a greater centrifugal force in the liquid mass of the controller g. In the event of an increase in the load, the same processes take place, as described, in reverse order.

Der Windungsdurchmesser und die Windungszahl der schraubenlinig gebogenen Leitung 13 werden auf Grund der Beschleunigungsempfindlichkeit festgelegt, die man bei der Regelvorrichtung erreichen will. Die Beschleunigungsempfindlichkeit kann, ohne auf die Geschwindigkeitsempfindlichkeit einzuwirken, frei erhöht werden, weil flüssige Massen verwendet werden, die von Kolben oder anderen mechanischen Übertragungsgliedern sowie von den daraus folgenden Reibungen frei sind.The winding diameter and the number of turns of the helically curved Line 13 are determined based on the acceleration sensitivity that one wants to achieve in the control device. The acceleration sensitivity can without affecting the speed sensitivity, can be freely increased because liquid masses are used by pistons or other mechanical transmission elements and are free from the resulting friction.

Claims

PATENT CLAIM: Speed governor for prime movers, in which as a means that is sensitive to both the acceleration and the speed effect. a heavy liquid contained in a container set in circulation by the prime mover is used, characterized in that this container has a central chamber (ii) and a radial conduit (12) connected to this chamber and a helical, spiral or similar one wound around its axis of rotation , the line (13) which forms the continuation of the radial line comprises and both the chamber (ii) and the lines (12, 13) are filled with a heavy liquid and that the spiral line continues in a radial line filled with a light liquid ( 14), which in turn is connected to a central manometric capsule (15) which acts in a known manner on the control device of the engine, which consists of the pilot piston and auxiliary motor. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German Patent Nos. 224 263, 289 516, 337 199, 372 382, 382 3.48, 400 8 0 2, 425 31 0 .