DE839180C - Mechanisch wirkender Servomotor fuer die Umwandlung von Steuerimpulsen - Google Patents

Description

• Mechanisch wirkender Servomotor für die Umwandlung von Steuerimpulsen Die Erfin.d,ung hat einen mechanisch wirkenden Scrvomotor für die Umwandlung von Steuerimpulsen von einer rotierenden in eine geradlinige Bewegung zum Gegenstand, und sie besteht darin, daß die Steuerimpulse eine Reibfläche impu.lsa1iIiiingig mit einem Reibrad @in Eingriff bringen und die während des Eingriffs vorhandene rotierende Bewegung zum Gegenstand, und sie besteht darin, mit in .dieser verschraubbaren Gewindespindel in eine geradlinige Bewegung umgesetzt wird.
• Die Verwendung solcher mechanisch wirkender Servomotore ist mit Vorteil bei Kaplanturbinen für die helastungsabhängi.ge Verstellung der Laufradschaufeln gegeben. weil es mit der Erfindung möglich ist, die verhältnismäßig geringen Steuerkräfte des Impulsgebers durch Übersetzungen zu vervielfältigen. Die Umsetzung der Steuerimpulse in die Verstellbewegung der Laufradschaufeln ist trotz der Verwendung rein mechanischer Übertragungsmittel eine sehr feinfühlige, und es brauchen keine zusätzlichen Einrichtungen, wie Druckölerzeuger od.. dgl., vorhanden zu sein, wodurch der Servomotor nach der Erfindung besonders für kleinere Turbinenanlagen, Kaplanpumpen und Schiffspropeller geeignet ist. Auch für andere Antriebe, wie z. B. bei Windkraftanlagen, bei Steuerschiebern von DampfIkraftmaschinen, beibelastungs-oder geschwindigkeitsabhängigen Fahrzeug- oder Hehezeugbremsen, bei selbstregulierenden Werkzeugmaschinen usw., kann die Erfindung Anwendung finden.
• Ein zweckmäßiger Aufbau des Servomotors nach der Erfindung ist als Ausführungsbeispiel .in der Zeichnung dargestellt. Die Verwirklichung der Erfindung ist bei diesem Beispiel für die belastungsabhängige Steuerung derLaufradschaufelverstellung einer Kaplanturbine angenommen.
• i ist die Laufradwelle einer Kaplanturbine. In dieser Welle i ist die Steuerstange 2 der Laufradschaufeln, mit der Welle i umlaufend, jedoch gegenüber dieser axial verschiebbar angeordnet. Die Welle i ist mit einem Schlitzloch 3 versehen, in dem der mit der Steuerstange 2 fest verbundene Keil 4 längs verschieblich geführt ist. Dieser Keil 4 greift in die Gewindespindelhülse 5 ein und, wirkt für diese als Mitnehmerbeim Umlauf der Welle i. Die Hülse 5 ist axial verschiebbar auf der Welle i gelagert, und sie bildet mit dem Lagerteil 6 für die Welle 7 des Reibrades 8 ein Bauteil. Dadurch läuft dieses Bauteil mit dem daran gelagerten Reibrad 8 und dessen Welle 7 betriebsmäßig mit der Welle i um. Das Kegelrad 9 :ist fest auf der `Felle 7 des Reibrades 8 angeordnet, und es ist mit dem Kegelradzahnkranz io im Eingriff. Dieser Zahnkranz io ist gegen axiale Verschiebung gesichert an dem zu dem Lagerteil 6 gehörigen Ringkörper i i drehbar gelagert. In der Bohrung des Zahn'knanzes io ist die Spindelmutter 12 angeordnet, auf der der Zahnkranz io, durch Nut und Keil 13 gegen Verdrehen gesichert, längs verschoben werden kann. Die Spindelmutter 12 ist mit dem Gewinde der Spindelhülse 5 im Eingriff, und sie ist an dem Ringansatz 14 der Welle i gegen Axi.alverschiebung gesichert, jedoch gegenüber der Welle i drehbar gelagert. Das Servomotorgehäuse 15 bildet sich gegenüberliegende ringförmige Reibflächen 16, 17, und es ist das Gehäuse 15 an seinem Fundament 18 schlittenartig geführt längs verschiebbar gehalten, i9 sind Versteifungsstreben zwischen den die Reibflächen 16, 17 bildenden Servomotorgehäuseteilen. Das Reibrad 20 ist in gleicher Weise wie das Reibrad 8, letzterem gegenüberliegend, an,dem Lagerteil 6 angeordnet, und es ist über sein Kegelrad 9 mit dem den beiden Reibrädern 8 und, 20 gemeinsamen Kegelradzahnkranz io im Eingriff.
• Die Wirkungsweise des als Ausführungsbeispiel beschriebenen Servomotors ist folgende: Betriebsmäßig laufen alle Teile des Servomotors, mit Ausnahme des Gehäuses 15 ;und .des Fundamentes 18, mit der Antriebswelle i um. Die Steuerimpulse des Turbinenreglers werden z. B. mittels Schraubenspindel auf das Gehäuse 15 übertragen, und es wird das Gehäuse 15 bei jedem Impuls in ider einen oder anderen Richtung auf seinem Fundament 18 längs verschoben. Dadurch wird z. 13. die Reibfläche 16 gegen .die Reibräder 8 und 2o gepreßt. Durch die Flächenreibung werden die mit der Welle i umlaufenden Räder 8,:2o in Rotation um ihre Drehachse versetzt. Diese Rotation wird über das Kegelrad 9 auf den Zahnkranz io übertragen, und es wird von dem Zahnkranz io die Spindelmutter 12 mitgenommen. Durch die Relativbewegung dieser Spind.elmattter 12 gegenüber der Gewindespindelhülse 5 wird die Hülse 5 in der Mutter 12 verschraubt, und es wird der Keil 4 entsprechend der Axialbewegung der Hülse 5mitgenommen. Die Verstellbewegung der Hülse 5 wird somit über den Keil 4 auf die Steuerstange 2 und damit auf die Laufradschaufeln der Turbine übertragen. Das Gewinde zwischen der Mutter 12 und der Hülse 5 ist so ausgebildet, daß die Axialverschiebung des von der Hülse 5 geNldeten Bauteiles in der Richtung erfolgt, in der der Anpreßdruck der Reibfläche 16 wirkt. Dadurch kommen die Reibräder 8, 2o an der Fläche 16 außer Reibeingriff, und die Reibräder 8, 20 laufen wieder in relativer Ruhe mit der Welle i um, bis durch einen neuen Steuerimpuls ein neuer Verstellvorgang durch das Anpressen der Fläche 16 oder 17 eingeleitet wird. Durch das wahlweise Anpressen der Fläche 16 und 17 erfolgt die Verstellung der Hülse 5 und damit der Steuerstange 2 in der einen oder anderen Verstellrichtung.
• Die Reibräder 8, 20 wird man als Schwu ng-#scheiben au-sibilden. Im Zusammenwirken dieser Schwungscheiben mit der Kegelradübersetzung und dem Spindelgewinde ist der Verstellantrieb selbsthemmend, und es rotieren die Reibräder 8, 2o nur, ,solange sie mit der Fläche 16 oder 17 im Reibeingriff sind.
• Die Anordnung von zwei oder mehreren Reibrädern ergibt einen günstigen Masseausgleich für die mit der Antriebswelle umlaufenden Teile des Servomotors. Auch wird dadurch eine Vergrößerung der von den Reibflächen auf die Steuerstange 2 zu 'obertragenden Verstellkräfte erreicht.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mechanisch wirkender Servomotor für die Umwandlung von Steuerimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daßdie Steuerimpulse eine Reibfläche impulsabhängig mit einem Reibrad, in Eingriff bringen und die während des Eingriffs durch Abrollen auf der Reibfläche vorhandene rotierende Bewegung dieses Reibrades über eine Spi,ndelmutter mit in dieser verschraubbaren Gewindespindel in eine gerad: linige Bewegung umgesetzt wird.
2. 2. Mechanisch wirkender Servomotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine Reibfläche (16, 17) imPulsabhängig gegen ein mit der Antriebswelle (i) des Servomotors umlaufendes, um seine Drehachse (7) nicht rotierendes Reibrad (8) preßt und daß dieses Reibrad (8), das während der Dauer der Pressung auf .der Reibfläche (16, 17) abrollt, über eine Zahnradübersetzung (9, io) eine ebenfalls mit (der Antriebswelle (i) umlaufende, auf .dieser drehbar gelagerte, gegen Axialverschiebung gesicherte Spindelmutter (12), deren Antriebselement (ro) längs verschieblich mit dieser gekuppelt ist, antreibt, .die mit einer auf der Antriebswelle (i) amial verschiebbaren, auf dieser nicht drehbaren Gewindespinidelhülse (5) im Eingriff steht und daß diese mit dem Lager des Reibrades (8) und dein Übersetzungsgetriebe (9, io) ein Bauteil bildende Hülse (5) bei ihrer Axialbewegung, z. B. über einen in einem Langloch (3) der ganz oder teilweise hohlen Antriebswelle (i) geführten Keil (.f) die in .der Hohlwelle (i) angeordnete Regulierstange (2) mitnimmt und in der dem jeweiligen Anpreßdruck der Reibfläche (16, 17) entsprechenden Richtung axial verstellt, bis das Reibrad (8) mit der Reibfläche (16. 17) außer Eingriff ist.
3. 3. Mechanisch winkender Servomotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrad mit die Antriebswellenachse kreuzender Drehachse angeordnet ist und wahlweise mit dem Rad in Eingriff kommende Reibflächen sich gegenüberliegend dem Rad zugeordnet sind. .
4. 4. Mechanisch wirkender Servomotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächen von dem Servomotorgehäuse gebildet sind, das an seinem Fundament schlittenartig geführt längs verschiebbar angeordnet ist.
5. 5. Mechanisch winkender Servomotor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang .der Antriebswelle verteilt mehrere Reibräder angeordnet sind, die über ihre zugehörigen Getriebe auf eine gemeinsame Spindelmsutter wirken, wobei die die Reibräder tragenden Teile mit der Gewindespindelhül,se ein Bauteil bilden.
6. 6. Mechanisch wirkender Servomotor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß .die Spinde.lmutter eine Hülse bildet, diie an einem Ringansatz der Antriebswelle drehbar gelagert ist und einen aurf dieser Hülse axial verschiebebaren, durch Nut und Keil mit der Hülse verbundenen Kegelradzahnkranz trägt, der in dem Bauteil der Gewindespindelhülse drehbar gelagert mit einem auf der Welle des Reibrades fest angeordneten Kegelrad im Eingriff ist.