DE887606C

DE887606C - Speed governor for prime movers

Info

Publication number: DE887606C
Application number: DEC245D
Authority: DE
Inventors: Alberto Dr-Ing Cita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-01-17
Filing date: 1940-01-17
Publication date: 1953-08-24

Description

Drehzahlregler für Kraftmaschinen Zusatz zum Patent 7516 888 Das Patent 756 888 hat einen Geschwindigkeitsregler für Kraftmaschinen zum Gegenstand, bei dem als ein nicht nur für die Geschwindigkeits-, sondern auch für die Beschleunigungswirkung empfindliches Mittel eine schwere Flüssigkeit in einem von der Kraftmaschine in Umlauf versetzten und dicht verschlossenen Behälter verwendet ist und dieser Behälter sich aus einer zentralen Kammer und aus einer wie diese mit schwerer Flüssigkeit gefüllten, schraubenlinig, spiralig oder ähnlich um seine Drehachse gewundenen Leitung zusammensetzt, die mit einer darüberliegenden Kammer in Verbindung steht, welche eine mit der schweren Flüssigkeit nicht mischbare leichte Flüssigkeit enthält, die auf eine manometrische Kapsel und durch diese auf eine Regeleinrichtung für Kraftmaschinen einwirkt.Speed governor for prime movers Addendum to patent 7516 888 The patent 756 888 relates to a speed governor for prime movers in which, as a means which is sensitive not only to the speed but also to the acceleration effect, a heavy liquid is circulated in one of the prime movers and tightly closed container is used and this container is composed of a central chamber and a like this filled with heavy liquid, helically, spirally or similarly wound around its axis of rotation, which is in communication with an overlying chamber, which is one with the heavy liquid Contains immiscible light liquid which acts on a manometric capsule and through this on a control device for prime movers.

Ein in dieser Weise ausgebildeter und arbeitender Drehzahlregler wird nach der Erfindung dadurch vervollkommnet, daß die von dem unteren Teil der zentralen Kammer ausgehende und wie diese mit schwerer Flüssigkeit, vorzugsweise Quecksilber, gefüllte gewundene Leitung mit ihrem anderen Ende an eine gleichfalls von der Kraftmaschine in Umdrehung versetzte Ringkammer angeschlossen ist, die ihrerseits mit der die leichte Flüssigkeit enthaltenden oberen Kammer in Verbindung ist und in der die leichte und die -schwere Flüssigkeit nach einer großen Trennungsfläche miteinander in Berührung stehen.A speed controller trained and working in this way is perfected according to the invention in that the lower part of the central Chamber outgoing and like this with heavy liquid, preferably mercury, filled coiled line with its other end to one also from the prime mover rotated annular chamber is connected, which in turn with the light liquid containing upper chamber is in communication and in the the light and the heavy liquid after a large area of separation with each other to be in contact.

Durch diese Einschaltung einer - Ringkammer zwischen die gewundene Leitung mit der schweren Flüssigkeit und die obere Kammer mit der leichten Flüssigkeit wird bei einem nachdem Patent 756 888 ausgeführten Drehzahlregler vermieden, daß während der Geschwindigkeitserhöhung die Berührungsfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten sich infolge :der Zunahme des in bekannter Weise veränderbaren Fassungsvermögens der manometrischen Kapsel wesentlich nach der Drehachse hin verschiebt und dadurch eine entsprechende Abschwächung der Differentialwirkung zwischen :den Fliehkräften inden mit schwerer und in den mit leichter Flüssigkeit gefüllten Hohlräumen hervorgerufen wird. Die sowohl schwere wie leichte Flüssigkeit enthaltende Ringkammer hat hierbei die Wirkung, daß die beim Umlauf des Reglers sich nach einem Paraboloid einstellende Berührungsfläche der zwei Flüssigkeiten erheblich vergrößert wird und sich dadurch lediglich eine ganz geringe Verschiebung dieser Fläche und somit auch nur eine sehr kleine, praktisch vernachlässigbare Minderung der Differentialwirkung zwischen-,dem. von der Fliehkraft auf die schwere Flüssigkeit ausgeübten Druck und dem im Raum mit der leichten Flüssigkeit herrschenden Druck bei einer Geschwindigkeitserhöhung -ergeben kann.By this interposition of an - annular chamber between the winding Line with the heavy liquid and the upper chamber with the light liquid is avoided in a according to patent 756 888 speed governor that during the increase in speed, the contact surface between the two liquids as a result of: the increase in the capacity, which can be changed in a known manner the manometric capsule moves substantially towards the axis of rotation and thereby a corresponding weakening of the differential effect between: the centrifugal forces inden with heavier and in those with light fluid-filled cavities will. The annular chamber, which contains both heavy and light liquid, has here the effect that the setting which occurs when the regulator rotates after a paraboloid The contact area of the two liquids is considerably enlarged and thereby only a very small shift in this area and therefore only a very large one small, practically negligible reduction in the differential effect between, the. from the centrifugal force on the heavy liquid and the pressure in space with the light pressure prevailing at an increase in speed -can give.

Inder Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Drehzahlreglers nach der Erfindung in einem Längsschnitt wiedergegeben. Der Regler ist dabei in der Arbeitslage bei normaler Betriebsgeschwindigkeit dargestellt und die der Beschleunigungs- und der Geschwindigkeitswirkung unterworfene schwere Flüssigkeit durch eine dichte senkrechte Schraffur angedeutet.In the drawing is an embodiment of the speed controller according to the invention reproduced in a longitudinal section. The controller is in the working position shown at normal operating speed and those of the acceleration and heavy liquid subjected to the action of velocity through a dense vertical Hatching indicated.

Die Reglerstange 7 ist in mechanischer Verbindung mit einem unter Öldruck oder anderem Flüssigkeitsdruck stehenden Vorsteuerkolben i, der auf eine Welle 2 wirkt, deren Drehung in der einen oder der anderen Richtung :die Erhöhung und Verminderung,der von der Kraftmaschine entwickelten Leistung bestimmt. Ein Verteiler 3, 4 für Öl oder für eine andere Flüssigkeit dient dazu, die Stellung des Kolbens i .je nach den Regelungserfordernissen zu ändern und wird entsprechend durch einen Hilfsmotor 5 gesteuert, der mit Drücköl oder einer anderen Druckflüssigkeit betrieben wird und mit dem beweglichen Körper 3 des Verteilers in unmittelbarer Verbindung steht. Der Hilfsmotor 5 hat dabei die Aufgabe, :den mit Geschwindigkeits- und Beschleunigungswirkung arbeitenden Drehzahlregler 9 in verstärkendem Sinne zu beeinflussen.The regulator rod 7 is in mechanical connection with a lower Oil pressure or other fluid pressure standing pilot piston i, which is on a Shaft 2 acts whose rotation in one direction or the other: the increase and decrease in power developed by the engine. A distributor 3, 4 for oil or for another liquid is used to change the position of the piston i. to change depending on the regulatory requirements and will be carried out accordingly by a Auxiliary motor 5 controlled, which operated with pressure oil or another pressure fluid becomes and in direct communication with the movable body 3 of the distributor stands. The auxiliary motor 5 has the task of: the one with speed and acceleration effect working speed controller 9 to influence in an amplifying sense.

Der durch eine Riemenscheibe io von der Kraftmaschine aus in Umdrehung versetzte Regler 9 weist eine zur Reglerstange 7 gleichachsige, teilweise mit einer schweren Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllte zentrale Kammer i i auf, die durch eine radiale Rohrleitung 12 mit einer z. B. schraubenlinig um die Drehachse des Reglers gewundenen, die gleiche schwere Flüssigkeit enthaltende Rohrleitung 13 verbunden ist. über der zentralen Kammer i i ist eine wie :diese durch die Kraftmaschine in-Urizlauf versetzte zweite Kammer angeordnet, die mit einer leichten Flüssigkeit gefüllt ist, die auf die nachgiebige Wandung einer manometrischen Kapsel 8 einwirkt. Eine ebenfalls durch die Kraftmnaschine in Umlauf versetzte Ringkammer 14 steht einerseits mit dem oberen Ende der schraubenlinig gewundenen Leitung 13 durch eine radiale Rohrleitung und anderseits durch einen radialen Kanal 15 mit der oberen, die Kapsel 8 umschließenden Kammer in Verbindung und ist daher zum Teil mit leichter Flüssigkeit aus dieser Kammer und zum Teil mit schwerer Flüssigkeit aus der gewundenen Rohrleitung 13 gefüllt. Dabei ist die Ringkammer 14 so bemessen, daß die beiden Flüssigkeiten in ihr nach einer großen Trennungsfläche miteinander in Berührung stehen und diese Fläche mindestens gleich dem Querschnitt der formveränderlichen Kapsel 8 ist. ' Zur Füllung der zentralen Kammer i i dient der Schrägkanal 24, der durch einen Pfropfen verschließbar ist oder zur Herstellung einer Verbindung des oberen Erides der Kammer i i mit der Außenluft offen bleiben kann.The rotation through a pulley io from the engine offset controller 9 has a to the controller rod 7 coaxial, partially with a heavy liquid, e.g. B. mercury, filled central chamber i i on the through a radial pipe 12 with a z. B. helically around the axis of rotation of the Regulator winding pipe 13 containing the same heavy liquid connected is. above the central chamber i i is one like: this in-Urizlauf through the prime mover offset second chamber, which is filled with a light liquid, which acts on the flexible wall of a manometric capsule 8. One too Annular chamber 14 set in circulation by the engine is on the one hand with the upper end of the helical line 13 through a radial pipe and on the other hand through a radial channel 15 with the upper one, which encloses the capsule 8 Chamber in connection and is therefore partly with light liquid from this Chamber and partly filled with heavy liquid from the winding pipe 13. The annular chamber 14 is dimensioned so that the two liquids in it after a large separation area are in contact with each other and this area at least is the same as the cross section of the shape-variable capsule 8. 'To fill the central Chamber i i is used by the inclined channel 24, which can be closed by a plug or to establish a connection between the upper rim of the chamber i i and the outside air can stay open.

Die Ausdehnung :der nachgiebigen Wandung der baIgenfärmigen Kapsel 8 wird durch eine Schraubenfeder 6 begrenzt, die mittels der Stange 7 an dem Boden der Kapsel 8 angreift. Ein zweiarmiger, um den festen Zapfen 23 drehbarer Hebel 22 verbindet die Stange 7 mit dem Hilfsmotor 5. Eine Zugstange 16 schließt an die Welle 2 einen Hebel 17 gelenkig an, der ein von der Stange 7 frei drehbar durchquertes Kugellager trägt und mittels der Spindeln 19 mit -dem Lagerring 2o der Feder 6 verbunden ist. Durch die von der Welle aus veranlaßte Verschwenkung .des Hebels 17 wird die Wirkung der Feder 6 und damit die Betriebsgeschwindigkeit der Kraftmaschine in Abhängigkeit von der Lage des Hilfskolbens i selbsttätig verändert. Eine Stellschraube 21, an welcher der Drehzapfen des Hebels 17 sitzt, gestattet dabei die Einstellung der Federwirkung entsprechend der gewünschten Betriebsgeschwindigkeit.The expansion: the flexible wall of the bow-shaped capsule 8 is limited by a helical spring 6, which by means of the rod 7 on the floor the capsule 8 attacks. A two-armed lever rotatable about the fixed pin 23 22 connects the rod 7 with the auxiliary motor 5. A tie rod 16 closes on the Shaft 2 a lever 17 articulated to which a freely rotatable by the rod 7 traversed Carries ball bearings and is connected to the bearing ring 2o of the spring 6 by means of the spindles 19 is. Due to the pivoting of the lever 17 caused by the shaft, the Effect of the spring 6 and thus the operating speed of the engine as a function automatically changed by the position of the auxiliary piston i. An adjusting screw 21 on which of the pivot of the lever 17 is seated, allows the adjustment of the Spring action according to the desired operating speed.

Der ganze Drehzahlregler, dessen Teile während des Betriebes der Kraftmaschine mit Normalgeschwindigl<eit sich in den, in der Zeichnung dargestellten Stellungen befinden, arbeitet wie folgt: Wenn bei einer Verminderung :des von der Kraftmaschine zu überwindenden Widerstandsmomentes eine Gleichgewichtsstörung bezüglich des Motordrehmomentes und damit eine Beschleunigung der Drehbewegung der Kraftmaschine eintritt, wird die Beschleunigung sich auch bei dem Regler 9 zeigen, bei dem die von der Kraftmaschine unmittelbar mitgenommenen Teileder Schnelligkeitszunahme folgen, während die Masse der in der schraubenlinigen Rohrleitung 13 befindlichen schweren Flüssigkeit ihre Geschwindigkeit beizubehalten sucht und damit gegenüber der beschleunigten Bewegung zurückbleibt. Dabei treibt auf Grund der Trägheitswirkung die in der schraubenlinigen Leitung 13 enthaltene schwere Flüssigkeit einen Teil der :den Verbindungskanal zwischen der Ringkammer 14 und der Leitung 13 füllenden schweren Flüssigkeit weiter in die Ringkammer 1.1 hinein und -dadurch auch einen entsprechenden Teil leichter Flüssigkeit in die obere, die manometrische Kapsel 8 umschließende Kammer, so daß die Gegenwirkung der Feder 6 auf die nachgi,ebige Wandung dieser Kapsel überwunden und mittels des Hebels 22 und des Hilfsmotors 5 der bewegliche Körper 3 des Ölverteilers nach unten verschoben wird, wodurch der Kolben i verstellt wird.The whole speed controller, its parts during the operation of the prime mover at normal speed in the positions shown in the drawing works as follows: When at a decrease: that of the prime mover Resistance torque to be overcome is a disturbance of equilibrium with regard to the motor torque and so that the rotational movement of the engine is accelerated the acceleration can also be seen in the controller 9, in which the from the prime mover immediately entrained parts follow the increase in speed, while the mass the heavy liquid located in the helical pipeline 13 is theirs Seeks to maintain speed and thus to accelerate movement remains behind. Due to the effect of inertia, the in the helical Line 13 contained heavy liquid part of the: the connecting channel between the annular chamber 14 and the line 13 filling heavy liquid continues into the Annular chamber 1.1 in and thereby also a corresponding portion of light liquid in the upper, the manometric capsule 8 enclosing chamber, so that the counteraction the spring 6 on the flexible, ebige wall of this capsule overcome and by means of the Lever 22 and the auxiliary motor 5 of the movable body 3 of the oil distributor down is moved, whereby the piston i is adjusted.

Anderseits erhöht die gesteigerte Umdrehungsgeschwindig@eeitdes Reglers g die Fliehkraftwirkung zwischen der schweren, in der radialen Rohrleitung 12 enthaltenen Flüssigkeit und der leichten, in der radialen Leitung 15 befindlichen Flüssigkeit, so daß durch diese Differentialwirkung der Fliehkraft ebenfalls eine geringe Verschiebung der leichten Flüssigkeit gegen die Kapsel 8 hervorgerufen wird, welche ihrerseits durch den Hilfsmotor 5 und mittels des Hebels 22 eine Verschiebung des beweglichen Körpers 3 des den Kolben i steuernden Ölverteilers bewirkt. Die Beschleunigungswirkung und die: Geschwindigkeitswirkung sind .also in dieser Anfangsphase kombiniert.On the other hand, the increased speed of rotation of the controller increases g is the centrifugal force between the heavy ones contained in the radial pipeline 12 Liquid and the light liquid located in the radial line 15, so that due to this differential effect of the centrifugal force there is also a slight displacement the light liquid is caused against the capsule 8, which in turn by the auxiliary motor 5 and by means of the lever 22 a displacement of the movable Body 3 of the piston i controlling the oil distributor causes. The acceleration effect and the: speed effects are combined in this initial phase.

Die Abwärtsverschiebung des beweglichen Körpers 3 des Ölverteilers verursacht inzwischen mit Hilfe des Kolbens i eine Schließbewegung der Reglenvelle 2. Infolgedessen vermindert sich das Drehmoment :der Kraftmaschine, und wenn in der Zwischenzeit die Abnahme des Widerstandsmomentes, das die Störung hervorgerufen hat, noch andauert, wird die Gleichgewichtsstörung zwischen Motordrehmoment und Widerstandsmoment schrittweise vermindert, bis sie ganz aufgehoben ist. Sobald das Gleichgewicht zwischen Motordrehmoment und Widerstandsmoment erreicht ist, fällt die Beschleunigungswirkung fort und der Kolben i setzt in abgeschwächter Weise seine Schlußwirkung auf die Reglerwelle 2 unter der alleinigen Wirkung der Geschwindigkeit fort, die wegen der sofortigen Zunahme höher wird als der Betriebswert.The downward displacement of the movable body 3 of the oil distributor meanwhile causes a closing movement of the control shaft with the help of piston i 2. As a result, the torque decreases: of the prime mover, and if in in the meantime, the decrease in the section modulus that caused the disturbance has, still persists, the imbalance between engine torque and Moment of resistance gradually reduced until it is completely eliminated. As soon as that Equilibrium between the engine torque and the moment of resistance is reached, falls the acceleration effect continues and the piston i continues its in a weakened manner Final effect on the governor shaft 2 under the sole effect of the speed which, because of the immediate increase, becomes higher than the operating value.

Das Motordrehmoment wird .deshalb geringer als das Widerstandsmoment, wenn dieses in der Zwischenzeit gleichgeblieben ist, und als Folge zeigt sich eine negative Beschleunigung, die mit umgekehrter Wirkung wie die vorhergehende Beschleunigung die durch das Geschwindigkeitsübermaß hervorgerufene Wirkung mindert. Die beiden gegensätzlichen Wirkungen heben jede Pendelung auf und gestatten eine rasche Herbeiführung der neuen Betriebsbedingungen. Im Falle einer Belastungserhöhung treten. die eben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge auf.The motor torque is therefore lower than the resistance torque, if this has remained the same in the meantime, and as a result one shows itself negative acceleration that has the opposite effect as the previous acceleration reduces the effect caused by excessive speed. The two opposing effects cancel any oscillation and allow a rapid induction of the new operating conditions. Step in the event of an increase in load. just that operations described in reverse order.

Der von der Reglerwelle 2 aus verschwenkbare Hebel 17 ermöglicht durch seine Einwirkung auf die sich der F,rmänderung der nachgiebigen Wandung der Kapsel 8 entgegenstellende Feder 6 die selbsttätige Veränderung der Betriebsgeschwindigleit der Kraftmaschine je nach der Stellung des Vorsteuerkolbens i. In der gleichen Weise gestattet die den Drehzapfen des Hebels 17 verstellendeRegelschraube 21, nach Wunsch die Betriebsgeschwindigkeit der Kraftmaschine zu ändern.The lever 17, which can be pivoted from the regulator shaft 2, is made possible by its effect on the change in shape of the flexible wall of the capsule 8 opposing spring 6 the automatic change of the operating speed the engine depending on the position of the pilot piston i. In the same way allows adjusting screw 21, which adjusts the pivot of lever 17, as desired change the operating speed of the engine.

Infolge der mit Hilfe der Ringkammer 14 erreichten Ausdehnung der zwischen schwerer und leichter Flüssigkeit während des Betriebes sowie auf Grund der wesentlichen Änderungen des Fassungsvermögens der formveränderlichen Kapsel 8 und auch infolge beträchtlicher Verstellungen des Kolbens i tritt bei Geschwindigkeitserhöhungen nur eine geringe Verschiebung der Trennungsfläche zwischen schwerer und leichter Flüssigkeit gegen die Drehachse hin und deshalb auch nur eine unbedeutende Abschwächung der Differentialwirkung -zwischen dem von der Fliehkraft auf die schwere Flüssigkeit ausgeübten Druck und dem in dem Raum mit leichter Flüssigkeit herrschenden Druck auf. T? m eine hohe Empfindlichkeit des Reglers gegenüber der Beschleunigungswirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, Her gewundenen Rohrleitung 13, welche die schwer-, Flüssigkeit enthält, eine große Umfangsausdehnung zu geben, was z. B. bei schraubenlinigern Verlauf dieser Leitung durch die Anwendung von mehreren Windungen verwirklicht werden kann.As a result of the expansion achieved with the aid of the annular chamber 14 between heavy and light liquid during operation as well as due to the significant changes in the capacity of the shape-changing capsule 8 and also as a result of considerable displacements of the piston i occurs when the speed increases only a slight shift in the interface between heavier and lighter Liquid against the axis of rotation and therefore only an insignificant weakening the differential effect -between that of the centrifugal force on the heavy liquid pressure exerted and the pressure prevailing in the room with light liquid on. T? m a high sensitivity of the controller to the acceleration effect to achieve, it is advantageous to use the winding pipeline 13, which Contains liquid to give a large circumferential expansion, which z. B. with screw lines The course of this line can be realized through the use of several turns can.

Das dauernd gleiche Verhalten des Reglers wird durch den hermetischen Abschluß des Ganzen die zentrale Kammer i i, die Ringkammer 14 und die obere Kammer sowie die radialen Kanäle 12 und 15 und die schraubenlinig gewundene Rohrleitung 13 umfassenden Raumes gewährleistet, da hierdurch ein Austausch von Flüssigkeitsmassen zwischen dem Innern und dem Äußern des umlaufenden Reglers sowohl für die schwere Flüssigkeit und besonders auch für die zwischen dieser und der formveränderlichen Kapsel 8 eingeschlossene leichte Flüssigkeit vermieden ist.The constant behavior of the controller is ensured by the hermetic Completion of the whole the central chamber i i, the annular chamber 14 and the upper chamber as well as the radial channels 12 and 15 and the helically wound conduit 13 comprehensive space guaranteed, as this results in an exchange of liquid masses between the inside and the outside of the revolving regulator for both the heavy ones Liquid and especially for those between this and the shape-changeable Capsule 8 enclosed light liquid is avoided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Speed governors for prime movers, in which as one sensitive to both acceleration and velocity effects Means a heavy liquid circulated in one of the prime mover Container is used and this container is made up of a central chamber and from one like this one filled with heavy fluid, helical, spiral or similarly composed of a line wound around its axis of rotation, with an overlying line Chamber is in communication, which is immiscible with the heavy liquid Contains light liquid that falls on and through a manometric capsule a control device for the engine acts, according to patent 756 888, thereby characterized in that the starting from the lower part of the central chamber (ii) Coiled line (13) with its other Etrd, e to a likewise from the prime mover is connected in rotation Ringkummer (14), which in turn with the the chamber containing the light liquid is in communication and in which the light and the heavy liquid come into contact with each other after a large area of separation stand.

2. Speed controller according to claim r, characterized in that that the annular chamber (z4) is dimensioned so that the contact and separation surfaces between light and heavy liquid at least equal to the cross-section that are provided with a flexible wall central manometric capsule (8).

3. Speed regulator according to claim r and 2, characterized in that the helical running line (t3) consists of several turns. q .. speed controller after Claims r to 3, characterized in that the heavy liquid is mercury is.