DE900506C

DE900506C - Astatic speed controller for internal combustion engine driven power generation machine sets

Info

Publication number: DE900506C
Application number: DEST338D
Authority: DE
Inventors: Hans Kagel
Original assignee: Hans Still A G
Current assignee: Hans Still A G
Priority date: 1942-12-22
Filing date: 1942-12-22
Publication date: 1953-12-28

Description

Astatischer Drehzahlregler für brennkraftmotorisch angetriebene Stromerzeugungs-Maschinensätze Die Drehzahlregler für handelsübliche Verbrennungsmotoren besitzen eine statische Charakteristik. Demzufolge wird die Drehzahl des Motors bei Belastung geringer als bei Leerlauf. Die Folge hiervon: ist, daß die Spannung des angetriebenen Stromerzeugers, welche besonders bei Wechselstromgeneratoren auch bei konstanter Drehzahl in der Regel eine abfallende Charakteristik zeigt, mit zunehmender Belastung absinkt.Astatic speed controller for internal combustion engine-driven power generation machine sets The speed controllers for standard combustion engines have a static Characteristic. As a result, the engine speed becomes less than when loaded at idle. The consequence of this: is that the voltage of the driven generator, which especially with alternators even at constant speed in the Usually shows a decreasing characteristic, decreases with increasing load.

Um diesem Übelstand abzuhelfen, werden üblicherweise verschiedene Wege beschritten. Entweder man. regelt .die Spannung mit zunehmender Belastung von Hand oder durch einen automatischen Spannungsregler nach, oder man bemißt den elektrischen Generator so groß, daß sein innerer Spannungsa@bfal-1 sehr gering ist, so daß der aus innerem Spannungsa1-fall und Drehzahlminderung sich ergebende Gesamtspannungsabfall sich in erträglichen Grenzen hält.In order to remedy this problem, various Trodden paths. Either one. regulates the voltage with increasing load of Manually or by an automatic voltage regulator, or you can measure the electrical Generator so large that its internal voltage a @ bfal-1 is very low, so that the Total voltage drop resulting from internal voltage drop and speed reduction is kept within tolerable limits.

In beiden Fällen ist der Arbeits- und Werkstoffaufwand beträchtlich.; denn sowohl ein automatis,cher Spannungsregler als auch ein überd'imensionierter elektrischer Generator erfordert einen solchen Aufwand:. Selbst ein Spannungsregler zum Nachregeln .der Spannung von Hand weist diese Nachteile bis zu einem gewissen Grade auf' und kann dabei doch nur als ein. unvollkommener Behelf' angesehen werden.In both cases the work and material expenditure is considerable .; because both an automatic voltage regulator and an oversized one electric generator requires such an effort: Even a voltage regulator to readjust the tension by hand has these disadvantages up to a certain point Grade up 'and can only do so as a. imperfect makeshift '.

Wenn es gelingt, Verbrennungsmotoren mi)t einem einfachen, für alle Betriebsfälle und, alle klimatischen Verhältnisse (von den arktischen bis zu den tropischen Verhältnissen) betriebssicher arbeitenden astatischen oder überasiatischen Regler zu schaffen, so können die oben angedeuteten Wege vermielden, und damit Arbeit und, Werkstoff gespart werden.If it succeeds, internal combustion engines with a simple one, for everyone Operating cases and, all climatic conditions (from arctic to tropical conditions) that work reliably astatic or to create supra-Asian regulators, the ways indicated above can be avoided, and thus work and material are saved.

Bisher war diese Möglichkeit nicht gegeben, da die Ansprechgeschwindigkeit der für astati:sche Regler erforderlichen Dämpfungseinri-chitung stark temperaturabhängig ist und dadurch eine unter allen Umständen sichere Betriebsfähigkeit in Frage gestellt wird.Up to now this possibility has not been given, since the speed of response of the damping device required for astatic controllers is strongly temperature-dependent and, as a result, a safe operability under all circumstances is called into question.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Drehzahlregler, der aus einem statischen Fliehgewichtspendel und einer lastabhängigen, rein mechanisch selbsttätig wirkenden Nachstellung besteht. In der Fig. i bis 3 der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung dargestellt.The invention is now a speed controller, which consists of a static flyweight pendulum and a load-dependent, purely mechanical automatic effective readjustment exists. In Figs. I to 3 of the drawing is an embodiment of the invention shown.

Denkt man sich, daß die Fliehgewichte i in bekannter Weise über eine Gleitmuffe 2, den Regler-,hebel 3, ein in der Fi.g. i punktiert angedeutetes Reglergestänge 4 und den Steuerhebel 5 auf das die Drehzahl der Brennkr.aftmaschine beeinflussende Stellglied 6, beispielsweise eine Drosselklappe, einwirken, so stellt diese Einrichtung einen der @bekannten und gebräuchlichen statischen Drehzahlregler dar.If you think that the flyweights i in a known way over a Sliding sleeve 2, the regulator, lever 3, one in the Fi.g. i dotted control linkage 4 and the control lever 5 on the influencing the speed of the Brennkr.aftmaschine Actuator 6, for example a throttle valve, act, so this device provides represents one of the @ known and common static speed controllers.

Wählt man hierbei den Regelbereich des Fliehgewichtes i größer als den. Steuerbereich des Stellgliedes 6, so kann während,des Betriebes auf viererlei Weise eine Nachstellung der -Betriebsdrehzwhl, erfolgen: i. Durch Längenänderung des Reglergestänges 4, 2. durch Verschiebung -des Drehpunktes 7 nach. links oder rechts, 3. durch Beeinflussung des. Gleichgewichtes zwischen Fliehgewicht und Rüc'kstellkraft, 4. durch Änderung der Spannung der Rückstellfeder 8 bzw. der Fliehkräfte der Fliehgewichte i.If you choose the control range of the flyweight i greater than the. Control range of the actuator 6 can be done in four ways during operation Way an adjustment of the operating speed, take place: i. By changing the length of the governor linkage 4, 2. by shifting the pivot point 7 after. left or right, 3. by influencing the equilibrium between flyweight and restoring force, 4. by changing the tension of the return spring 8 or the centrifugal forces of the flyweights i.

Da die Beeinflussung des Gleichgewichtes der -umlaufenden Teile, wie Federn 8 und Fliehgewichte i, konstruktivsehr schwer durchzuführen :ist, ist -diese Möglichkeit hier außer Betracht gelassen.Since influencing the equilibrium of the rotating parts, such as Springs 8 and flyweights i, structurally very difficult to carry out: is, is -this Possibility left out of consideration here.

Der . Erfindung liegt vielm,#hr eine Vorrichtung zugrunde, mit deren Hilfe eine zwangsläufige Beeintiussung der Länge des Reglergestänges 4 oder der Lage des Drehpunktes 7 zur Erzielung eines asiatischen Verhaltens des Reglers angewandt wird.Of the . The invention is based on a device with which Help an inevitable influencing of the length of the governor linkage 4 or the Position of the pivot point 7 used to achieve an Asian behavior of the controller will.

Die Beeinflussung der Länge des Regleargest.änges 4 wird erfindungsgemäß auf folgende Weise bewerkstelligt: Das, Reglergestänge 4 wird aus mehreren Teilen io und. ri, zusammengestellt. Die Lage des Gelenkes 26, welches die Gestängeteile io und, ii miteinander verbindet, wird bestimmt durch ein Gestänge 12. Hierfür ist eine ganze Anzahl von Möglichkeiten denkbar, die von jedem- Fachmann von. Fall zu Fall zweckentsprechend angewandt werden können. Eine beispielsweise Ausführungsform zeigt die Fig. i. Hierbei ist das Gestänge 12 als Zahnstange ausgebildet und wird durch Drehung eines Kitzels 13 in der Längsrichtung verschoben. Der Antrieb .des Kitzels 13 wird dabei durch ein auf der Reglerachse verschieb bares, aber nicht auf der Achse drehbares Reibrad 14 bewirkt, dessen Lage .sich. aus der jeweiligen Stellung der G1eitmuffz.2 ergibt. Wenn beiaspielsweise zwischen Gleitmuffe 2 und Reibrad 14 einerseits eine Feder r6 und andererseits zwischen Reibrad 14 und, einem Fixpunkt 17 eine Feder i8 angeordnet ist, so, überträgt das- Reibrad 14 So lange ein Drehmoment auf den mit dem Kitzel 13 ge kuppelten Antriebskranz i9, bis zwischen den Federn 16 und i8 wieder Gleichgewicht hergestellt ist. Das ist der Fall, wenn die Gleitmuffe :2 wieder ihre alte Lage eingenommen 'hat.The influencing of the length of the Regleargest.änges 4 is according to the invention accomplished in the following way: The, governor linkage 4 is made up of several parts io and. ri, compiled. The position of the joint 26, which the rod parts io and ii connecting with each other is determined by a linkage 12. This is a whole number of possibilities are conceivable which would be recommended by any person skilled in the art of. Fall to Case can be applied appropriately. An example embodiment Fig. i shows. Here, the linkage 12 is designed as a rack and is shifted in the longitudinal direction by turning a tickle 13. The drive Tickle 13 is displaced by a on the controller axis, but not on the axis rotatable friction wheel 14 causes its position .sich. from the respective Position of the G1eitmuffz.2 results. If, for example, between sliding sleeve 2 and Friction wheel 14 on the one hand a spring r6 and on the other hand between friction wheel 14 and, a Fixed point 17 a spring i8 is arranged, so the friction wheel 14 transmits so long a torque on the GE with the tickle 13 coupled drive ring i9 until between equilibrium is restored to springs 16 and 18. That is the case, though the sliding sleeve: 2 has taken up its old position again.

Nach jeder Belastungsänderung des Maschinen-.satzes und der verursachten Axialverschiebungder Gleitmuffe :2 wird also so lange eine Verlängerung .oder Verkürzung des Reglergestänges- 1o, ii über .die Zahnstange 12 erfolgen, bi-s der Drehzahlregler wieder .seine ursprüngliche Drehzahl erlangt und damit die- Gleitmuffe :2 wieder ihre ursprüngliche Lage eingenommen hat.After every change in the load on the machine set and the changes caused Axial displacement of the sliding sleeve: 2 will be an extension or a shortening for as long of the governor linkage 1o, ii via .the rack 12, to the speed governor regains its original speed and thus the sliding sleeve: 2 again has assumed its original position.

Hierbei ist das Übersetzungsverhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Reibrades 14 und .der Schubgeschwindigkeit der Zahnstange 12 so zu ,wählen, daß einerseits die durch das Nachstellender Länge des Reglergestänges io, i1 erforderliche Zeit zwar möglichst kurz bemessen ist, andererseits aber doch so lange währt, daß Resonanzpendelungen der Reglerteile vermieden werden.Here is the transmission ratio between the peripheral speed of the friction wheel 14 and the thrust speed of the rack 12 so as to select that on the one hand the io, i1 required by adjusting the length of the regulator linkage Time is measured as short as possible, but on the other hand it lasts so long that Resonance oscillations of the controller parts can be avoided.

Auf diese -Weise erhält der Regler eine astatische Charakteristik, -denn der Maschinensatz wird. nach jeder Laständerung wieder auf seine ursprüngliche Drehzahl- gebracht.In this way, the controller receives an astatic characteristic, -because the machine set is. after each load change back to its original Speed brought.

Es ist ohne weiteres -denkbar und soll lediglich .der Vollständigkeit halber nochmals betont werden, daß die Übertragung der Nachstellbewegung auch auf andere als die oben beschriebene Weise erfolgen kann, beispielsweise durch kleine Konuskupplungen od. ä. Man. kann, auch den, gleichen Erfolg erzielen, wenn statt der Längenänderung des, Reglergestänges 4 eine Verschiebung -des Drehpunktes 7 vorgenommen wird. In diesem Falle müß@te beispielsweise die Zahnstange 12 über ein Hebel- oder ,Schraubengetriebe an -der Lagerung des Drehpunktes 7 angreifen.It is conceivable without further ado and is intended only for the sake of completeness sake it should be emphasized again that the transmission of the adjustment movement also on other than the way described above can be done, for example by small Cone couplings or the like. can also achieve the same success if instead the change in length of the controller linkage 4 a shift -the pivot point 7 made will. In this case, for example, the rack 12 would have to have a lever or Attack screw gear on the bearing of the pivot point 7.

Unter Verwendung der beschriebenen Einrichtung und einiger zusätzlicher Maßnahmen läßt sich auch ein überasiatisches Verhalten desi Reglers erzielen, dergestalt, daß derselbe bei zunehmender Belastung eine höhere Drehzahl einreguliert. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Eingriff des Nachstellgetriebes .lastabhängig zu machen.Using the setup described and some additional Measures can also be taken to achieve a supra-Asian behavior of the controller, in such a way that that the same regulates a higher speed with increasing load. To this The purpose of this is to allow the adjustment gear to intervene depending on the load do.

Dieses kann beispielsweise -dadurch erreicht werden, daß der Festpunkt 17 lastabhängig in Richtung der Reglerachse 15 verschoben wird, wobei ebenfalls eine ganze Reiche von Möglichkeiten besteht. Eine dersellben ist auch hier wieder als Beispiel in Fig. 2 dargestellt. Hier ist zwischen dem Festpunkt 17 und der Feder 18 ein vom. Reglergestänge i i bewegtes Keilglied 2o, 21, 22 angeordnet, das bei zunehmender Belastung 'die Feder i 8 stärker zusammendrückt und dadurch bewirkt, -aß die Gleitmuffe 2 zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes eine neue Lage einnehmen muß, bei welcher auch die Feder 16 zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes stärker zusammengedrückt wird. Hierbei wirkt die Schwenkbewegung .des Reglerhebels- 3 in. drehm(hlerhöhendem Sinne auf das Steuerorgan 6, so daß sich nach Beendigung deis Regelvorganges bei zunehmender Last eine stärkere Öffnung des Steuerorgans, 6 und eine entsprechend 'höhere Drehzahl des Maschinensatzes ergibt.This can be achieved, for example, by the fact that the fixed point 17 is shifted depending on the load in the direction of the controller axis 15, with also there is a whole range of possibilities. One of the same is here again shown as an example in FIG. Here is between the fixed point 17 and the spring 18 a from. Regulator linkage i i moving wedge member 2o, 21, 22 arranged, which at increasing load 'compresses the spring i 8 more strongly and thereby causes -ass the sliding sleeve 2 assume a new position to restore equilibrium must, in which the spring 16 to restore the balance stronger is squeezed. The pivoting movement of the control lever 3 in. turn on in an exalting sense the control member 6, so that after End of the control process with increasing load a stronger opening of the control organ, 6 and a correspondingly higher speed of the machine set results.

Unwesentlich und der konstruktiven Gestaltung überlassen ist die Ausführung des Antriebes, der Nachgtelilorgane 12, 14, 16, 18, 19, 2o, 21 und 22. Es kann beispielsweise das Reibradgetriebe 14, 19 durch ein Wendegetriebe oder ein Planetengetriebe an sich bekannter Bauart mit zwei Reibungskupplungen und das Keilgetriebe 21, 22 durch einen Schrauben- oder Hebelantrieb ersetzt werden. Ebenso ist es für die grundsätzliche Lösung unwesentlich, ob. die Gleichgewichtslage des Antrieb,sorgans 14 für die Nachstellbewegung durch Federn 16; @i8 bestimmt oder durch entsprechend ausgebildete Distanzstücke gewährleistet wird.The execution is insignificant and left to the structural design of the drive, the Nachgtelilorgane 12, 14, 16, 18, 19, 2o, 21 and 22. It can for example the friction gear 14, 19 by a reversing gear or a planetary gear known design with two friction clutches and the wedge gear 21, 22 by a screw or lever drive can be replaced. It is the same for the fundamental Solution irrelevant whether. The equilibrium position of the drive, care 14 for the readjusting movement by springs 16; @ i8 determined or by appropriately designed spacers is guaranteed.

Unter gewissen Umständen, kann es vorteilhaft sein, die Betätigung der 1NTachstellvorrichtung 12, 13, 14, 19 nicht durch das zur Drehzahlregelung dienende Fliehgewichtspaar vornehmen zu lassen, sondern hierfür ein zweites, unabhängiges Fliehkraftpendel vorzusehen, das lediglich die Aufgabe hat, das Wendegetriebe 14, i9 drehzahlabhängig ein- und auszukuppeln. Dabei kann die Antriebskraft für das Wendegetriebe oder die Nachstellvorrichtung auch bei der zuerst beschriebenen Anordnung ibeliebig, entweder unmittelbar von der Reglerachse oder einer anderen vom Maschinensatz mechanisch oder elektrisch angetriebenen Welle, erfolgen.In certain circumstances, it may be beneficial to exercise of the 1N adjustment device 12, 13, 14, 19 not by the one used for speed control To have a flyweight pair made, but a second, independent one To provide centrifugal pendulum, which only has the task of reversing gear 14, Engage and disengage i9 depending on the speed. The driving force for the Reversing gear or the adjusting device also in the arrangement described first Anyway, either directly from the controller axis or another from the machine set mechanically or electrically driven shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Astatic speed controller for internal combustion engines powered power generation machine sets, consisting of a static flyweight controller, an actuator influencing the speed of the internal combustion engine and a load-dependent one INTachstellvorrichtung for -the actuator, characterized in that the load-dependent Adjustment device via a reversing gear driven by the re glerwelle (15) (i3, i4, i9, @ r2) is adjusted, its control by the adjusting sleeve (2) of the Centrifugal weight regulator. (i) takes place.

2. Astatic speed controller according to claim i, characterized in that .the adjusting device to avoid resonance oscillations of the actuator (6) is provided with a high gear ratio, whereby the readjustment is delayed accordingly.

3. Astatis-cher speed controller according to claim i, characterized characterized in that the equilibrium position of the drive member (14) of the reversing gear (13, 14, 19, 12) to achieve an over-the-counter control influenced by the load becomes (Fig: 2).

4. Astatic speed controller according to claim 3, characterized in that that the change in the equilibrium position of the drive member (14) .des reversing gear (13, 14, 19, 12) influenced mechanically by the adjusting device will.

5. Astatic speed controller according to claims i to 4, characterized in that that the engagement and disengagement of the reversing gear (13, 14, i9, 12) by an additional, specially provided centrifugal pen.del takes place.

6. Astatic speed controller according to claim i, characterized in that da-s is the speed of the combustion engine influencing actuator (6) directly and solely from the adjusting device (13, 14, 19, 12) is controlled via intermediate links (23, 25, 5) (Fig. 3).