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Drehzahlregler für Kraftmaschinen mit einem vom Pendel beeinflußten
Durchflußsystem Kraftmaschinen haben im allgemeinen als Kontrollorgan für die Geschwindigkeitsregelung
ein Fliehkraftpendel, welches in der Weise wirkt, daß Schwunggewichte um eine von
der Maschine angetriebene Achse umlaufen und bei Änderung der Geschwindigkeit unter
der Einwirkung ihrer sich mitändernden Fliehkraft sich mehr oder weniger von der
Drehachse entfernen und dabei über Hebel und Gelenke eine Muffe oder einen Stift
verstellen; die Bewegung der Muffe oder des Stiftes besorgt dann, meistens wieder
über Hebel und Gelenke, die Verstellung der Regelorgane. Durch Reibungs- und Trägheitswiderstände
in den bewegten Teilen wird das Eingreifen der Regelung verzögert und so die Feinheit
und Stabilität derselben beeinträchtigt, ebenso durch Spiel in den Gelenken. Zur
Verringerung dieser Nachteile verwendet man hauptsächlich Verstärker (auch Vorsteuerungen
genannt), die es in verschiedenen Formen gibt. Sie wirken teils nach dem statischen
Prinzip, bei welchem ein vom Pendel bewegtes Organ einen vorhandenen Flüssigkeitsdruck
auf geeignete Verstellorgane leitet, teils nach dem Durchflußprinzip, bei welchem
das Pendel durch Verstellen eines Drosselorganes in einer strömenden Flüssigkeit
einen veränderlichen Flüssigkeitsdruck erzeugt, welcher zum Verstellen des Steuerorganes
dient. Diese Vorsteuerungen entlasten zwar das Pendel von einem Teil der Verstellarbeit,
beseitigen jedoch nicht die obengenannten, im Pendel selbst liegenden Nachteile.
Man hat daher die Pendel gelegentlich durch Pumpen zu ersetzen versucht, welche
einen mit
der Drehzahl veränderlichen Flüssigkeitsdruck schaffen.
Doch haften diesem Prinzip große Ungenauigkeiten an, die damit zusammenhängen, daß
die verwendbaren Flüssigkeiten ihre physikalischen Eigenschaften im Betrieb ändern
können.
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Gegenüber den hier beschriebenen Einrichtungen bezweckt die vorliegende
Erfindung reibungslose und trägheitslose Impulsgabe durch das Pendel, Ausschaltung
von reibenden Gelenken, vereinfachte Herstellung, Ausschaltung von sich abnützenden
Teilen. Diese Eigenschaften sollen erfindungsgemäß erreicht werden durch die Kombination
eines Fliehkraft- (oder eines Beharrungs-)Pendels mit einem Durchflußsystem, welches
tragende Flüssigkeitsfilme bildet.
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Abb. i zeigt eine Ausführungsform eines solchen Reglers. Er wirkt
in folgender Weise: Ein Fliehkraftpendel überträgt die Fliehkraft seiner Ge Wichte
i über Hebel 2 und Stangen 3 und eine Hülse .4 auf ein System von drei Druckkörpern
6, 7.
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Der mit den Pendelgewichten verbundene Teil 6 stützt sich nach oben
gegen Teil 5 und nach unten gegen Teil 7 ab; diese beiden sind unter sich und mit
dem Gestell fest verbunden. Durch Drucköl, welches durch die am Fundament festen
Teile in die zwei Spalte zwischen den Druckkörpern gedrückt wird und außen abströmt,
werden diese an gegenseitiger Berührung gehindert. Das Drucköl kann beispielsweise
durch zwei besondere Pumpen 8 gefördert werden. Durch sehr kleine Verschiebungen
der Druckkörper gegeneinander senkrecht zu den tragenden Flächen entstehen bedeutende
Druckunterschiede zwischen dem oberen und dem unteren Flüssigkeitsfilm. Dementsprechend
können auch die mit dem mittleren Druckkörper 6 verbundenen Gestängeteile und Pendelgewichte
ihre relative Lage bzw. ihren Abstand von der Drehachse nur unwesentlich ändern.
Die einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit oder Drehzahl entsprechende Fliehkraft
der Pendelgewichte wird durch eine Feder 9 aufgenommen, bei dieser Drehzahl herrscht
dann in den zwei Spalten zwischen den Druckkörpern annähernd gleicher Druck. Die
Feder wird so bemessen, daß sie bei den geringen vorkommenden Längenänderungen keinen
wesentlichen Anteil einer Fliehkraftänderung aufnehmen kann. Diese .wird daher zum
größten Teil auf die Druckkörper übertragen und erzeugt dort eine Druckdifferenz
im C51, welche als Antrieb für die Verstellung des Steuerorgans io (Rundschieber)
benutzt wird. Zur Ausnutzung der Druckdifferenz ist ein- Hilfskolben i i verwendet,
der in beliebiger Entfernung von dem Pendel aufgestellt sein kann; die Federn 12
im Hilfszylinder 13 halten dem Öl-
druck jeweils das Gleichgewicht. Der Hilfskolben
kann, wie .in Abb. i, seine Verstellkraft direkt auf den Steuerkolben io übertragen.
Der Hilfszylinder wird mit dem Steuerhebel 14 verbunden, welcher die Rückführung
des Steuerkolbens io bewirkt. Abb. i zeigt nur das Hauptsteuersystem; zusätzliche
Einrichtungen sind in bekannter Weise sinngemäß anzubringen. Gemäß der vorstehenden
Beschreibung ergebe@i sich also folgende Vorteile: Die Beweglichkeit, die zur Übertragung
der Verstellkraft von den Pendelgewichten auf die Druckkörper nötig ist, kann ausschließlich
durch Federung, also völlig reibungslos, herbeigeführt werden. Auch die Bewegung
der Druckkörper ist reibungslos. Aus der Kleinheit aller Bewegungen ergibt sich
auch ein trägheitsloses Reagieren des Pendels auf Geschwindigkeitsänderungen. Die
Impulsgabe durch das Pendel erfolgt also mit der größtmöglichen Schnelligkeit und
Genauigkeit. Die Trägheitslosigkeit der Impulsgabe beseitigt auch ohne weitere Maßnahmen
die Störungen, die mit dem sogenannten Überregeln ' verl)unden sind. -Da die Pendelgewichte
ihre Lage und somit ihren Platzbedarf nur unwesentlich ändern, kann man an den Winkelhebeln
oder sonstigen Hebeln ein großes Hebelverhältnis wählen und allein dadurch die Verstellkraft
erheblich vergrößern. Der Druck in den Zuleitungen zu den -Druckkörpern kann wesentlich
größer gemacht werden als der mittlere Druck zwischen den Druckkörpern, welcher
durch die Pendelgewichte begtimmt ist. Da der Zuleitungsdruck (Anfangsdruck) für
die Verstellkraft am Hilfskolben ii maßgebend ist, bedeutet dies eine weitere Vergrößerung
der Verstellkraft ohne Vergrößerung von Gewichten und Abmessungen.
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Die Übertragung der Verstellkraft von den Pendelgewichten i bis zum
Steuerkolben io geschieht ausschließlich durch Federung und Öldruck: sie ist deshalb
absolut frei von totem Gang; es kommt auch keinerlei Abnutzung vor, so daß die Genauigkeit
und Feinheit der Regelung für unbegrenzte Zeit bestehenbleibt.
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Je nach Zweckmäßigkeit kann die Ausführungsform des Erfindungsgedankens
gegenüber der Abb. i und deren Beschreibung verschieden sein. Man kann den tragenden
Flächen verschiedenartige Formen geben; um z. B. eine Selbstzentrierung der Druckkörper
gegeneinander zu begünstigen, kann man räumliche Drehflächen, wie Kegel- oder Kugelflächen,
verwenden (Abb. 2). Dabei kann es vorteilhaft sein, die Druckflüssigkeit an mehreren
Punkten der Flächen zuzuführen. Es können sowohl die äußeren als auch die inneren
Druckkörper am Gestell fest sein. Die Druckkörper können stillstehen oder mit umlaufen.
Man kann auch zwei Druckkörper verwenden mit einem Flüssigkeitsfilm. Die Druckkörper
können in beliebiger Weise mit dem Pendel verbunden sein.
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Wegen der Tragfähigkeit der Flüssigkeitsfilme können Pendelfedern
auch wegfallen.
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Es kann erwünscht sein, die Verstellkraft vorübergehend, d. h. in
bestimmten Phasen des Regelvorganges, zu vergrößern: Dies ist z. B. in der Weise
möglich, daß ein oder mehrere Druckkörper in zwei oder mehreren Teilen ausgeführt
werden, so daß diese Teile senkrecht zu den tragenden Flächen gegeneinander verschoben
werden können (Abb. 3): Je nach der Lage der Teile zueinander ist die Verstellkraft
verschieden. Zum Verstellen der Teile ,gegeneinander kann beispielsweise die Beschleuniguiig
1n-i
einer 1)relizaliliiticlerting dienen. Es kann auch Federkraft oder der wechselnde
Öldruck dazu verwendet werden.
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Aii Stelle eines Hilfszylinders können mehrere einfach oder doppelt
wirkende verwendet werden. Der Hilfskolben kann in manchen Fällen eine direkte Regelung
bewirken. Ir kann den Steuerkolben auch über Hebel verstellen und in bekannter Weise
eine Vorsteuereinrichtung zum Steuerkolben betätigen. Die Reibung zwischen Kolben
und Zylinder kann mit bekannten Mitteln zum Verschwinden gebracht werden. Es kann
auch umgekehrt zwischen Pendel und Zylinder ein Verstärker geschaltet werden, wobei
in bekannter Weise 'Membranen ti. dgl. verwendet werden können.
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An Stelle von- Öl als Druckflüssigkeit können auch andere Flüssigkeiten,
evtl. auch Gase, verwendet werden.
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Zur Erzeugung der Verstellkraft im Pendel kann neben der Fliehkraft
auch das Beharrungsvermögen der Pendelgewichte oder einer zusätzlichen Masse oder
beides verwendet werden.