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Drehzahlregler für Kraft- oder .Arbeitsmaschinen Die Erfindung betrifft
einen Drehzahlregler für Kraft- oder Arbeitsmaschinen, bei denen ein drehzahlabhängiges
Regelorgan den Druck eines Steuermediums steuert, welches einen federbelasteten
Servokolben für die Verstellung des die Treib,-mittelzufuhr zur Kraftmaschine od.
dgl. (Arbeitsmedium) steuernden Gliedes betätigt.
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Es sind Vorrichtungen zur Regelung der Drehzahl einer umlaufenden
Welle bekannt, besonders für die Wellen von Kraftmaschinen, wie Gas-,-Dampf- oder
Flüssigkeitsturbinen, bei denen ein federbelasteter Servokolben vorgesehen ist,
der nach Maßgabe seiner Verschiebung die Zufuhr des Treibmittels zu der Kraftmaschine
regelt. Bei derartigen Vorrichtungen. wird der aktiven Seite des Servokolbens das
Steuermedium, das flüssig oder gasförmig und entweder ein besonderes Steuermedium
oder ein Teil des Arbeitsmediums der Maschine sein kann, in konstanter Menge zugeführt,
während sein Abströmen von der aktiven Seite des Servokolbens hinweg durch ein drehzahlabhängiges
Regelorgan gesteuert wird. Diese Regelorgane, z. B. Fliehkraftregleir, führen eine
axiale Bewegung aus, die in der Richtung der Drehwellenachse vor sich geht, wenn
der Drehzahlregler unmittelbar an die Drehwelle angeschlossen, ist.
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Bei einer bekannten Ausführungsform ist die Anordnung derart getroffen,
daß die den Servokolben belastende Feder auf Öffnung des Regelventils für die Zuteilung
von Treibmittel zur Kraftmaschine wirkt, während der Druck des Steuermediums auf
dessen Schluß wirkt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß bei Ausbleiben des Steuermediums,
z. B. infolge Bruches der dies dem Servokolben zuführenden Impulsleitung, die Treibmittelzufuhr
zu der Kraftmaschine nicht abgestellt, sondern gerade im Gegenteil durch die
auf
den wirkende Feder völlig freigegeben wird. Dadurch kann die Drehzahl der Drehwelle
über das zulässige Maß steigen, was eine Zerstörung der Kraftmaschine. zur Folge
halsen kann; denn bei einem solchen Ausbleiben des Steuermediums fehlt die Möglichkeit,
die Maschine in ihrer Drehzahl herunterzudrosseln, es sei denn, daß zusätzlich zu
der eigentlichen Drelizahlregelvorrichtung noch eine besondere, in einem solchen
Gefahrenfalle wirkende Schnellschlußvorrichtung angeordnet ist. Ferner ist bei dieser
bekanntgewordenen Vorrichtung das Regelorgan mit Gelenken und mit einen- Verschiebemuffe
ausgestattet. Durch diese bauliche Gestaltung ist die Gefahr einer Abnutzung der
Gelenkteile und damit die Möglichkeit gegeben, daß die Vorrichtung nicht so unbedingt
.sicher arbeitet, wie dies bei derartigen Sicherheitsvorrichtungen erforderlich
ist, von deren einwandfreier und zuverlässiger Arbeit der Bestand der meist sehr
wertvollen Kraft- oder Arbeits maschinen entscheidend abhängt.
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Demgegenüber ist die Anordnung gemäß der Erfindung derart getroffen,
daß die Druckänderung des Steuermediums durch Veränderung einer Durehflußöffnung
erfolgt und das gelenklos ausgebildete Regelorgan z. B. unter Verwendung von Federn
unter der Einwirkung der Fliehkraft er:tgegen einer elastischen Kraft seinen Regelhub
in Richtung der Achse seiner Drehwelle ausführt.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch
eine Leitung i irgendein Steuermedium von flüssiger oder gasförmiger Beschaffenheit
einem Gehäuse :2 zugeführt, in dem ein Servokolben 3 gleitbar angeordnet ist, der
mittels seiner Stangz q. ein Ventil 5 bewegt, das in die Zuleitung 6, 7 für das
Treibmittel der Kraftmaschine eingeschaltet ist. Der Kolben. 3 steht ferner unter
der Wirkung einer Feder 8 derart, daß die Wirkungsrichtung <d der Feder 8 dieselbe
i=t wie die Schließrichtung des Ventils 5 gegenüber seinem Sitz.
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Aus dem Gehäuse 2 geht eine Abflußleitung- g für das Steuermedium
ab, die in das Gehäuse io z. B. der Welle der Kraftmaschine einmündet. In der Welle
i i ist längs gleitbar eine Hülse 12 gelagert, die in der Nähe ihres äußeren Endes
einen Ringansatz 13 trägt, der mit dem freiem Ende der Welle i i durch Flachfedern
1d., 15 in beliebiger Anzahl verbunden ist, wobei die Federstücke 1._l, 15 noch
Massen 16 tragen. Durch einen Längsschlitz 17 einerseits und einen in diesen eingreifenden
Anschlagstift 18 andererseits ist das Heraustreten der Hülse 1.2 aus der Wellenbohrung
so begrenzt, daß auf alle Fälle zwischen dem Ende der Abflußleitung g und dem Ende
der Hülse 12 ein Ausflußspalt ig verbleibt, der sich wohl über das gezeichnete Maß
hinaus vergrößern, nicht aber unter dieses verkleinern kann.
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Die Bemessung der Größen der Zuflußleitung i einerseits und des Ausfluß,spaltes
ig andererseits ist so erfolgt, daß durch die Differenz der beidem Größen unterhalb
des Servokolbens 3 ein Druck des Steuermediums aufrechterhalten wird, der genügt,
um die Feder 8 am Schließen des Ventils 5 zu verhindern, solange die Drehzahl der
Welle i i unterhalb einer vorherbestimmten Größe bleibt. Steigt diese Drehzahl,
so vergrößert sich infolge der Zentrifugalkräfte@, die bestrebt sind, die Hülse
12 weiter in. die Bohrung der Welle i i hineinzudrücken, die Größe des Spaltes ig,
so- daß mehr Ste-u.ermedium als bisher aus der Leitung g aus-' treten kann.. Da
infolge Unveränderlichkeit des Zuflußquerschnittes der Leitung i der Zutritt von
Steuermedium in das Gehäuse 2 gleichbleibt, bedeutet dies, daß der Druck des Steuermediums
gegen den Servokolben 3 sinkt und infolgedessen die Feder 8 auf Schluß des Ventils
5 hinarbeitet. Wird der Spalt ig erheblich vergrößert, so kann die Feder 8 das Ventil
5 völlig schließen, wodurch die Zufuhr von Treibmittel zu der Kraftmaschine völlig
abgestellt wird. Das gleiche tritt ein, wenn die Leitung i oder g bricht. Das aus
dem Spalt ig austretende Steuermedium kann durch die Leitung 2o in den. Kreislauf
des Steuermediums zurücktreten.
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Die gezeichnete Ausführungsform des Stückes, das. die Größe des Spaltes
ig bestimmt, in Art einer Hülse 12 ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die Regelvoirrichtung
in ihrer Stellung von dem Druck des Steuermediums unabhängig ist. An sich könnte
anstatt einer Hülse, also eines Hohlkörpers, auch ein Vollkörper verwendet werden.;
es würde dann aber auf die der Ausmündung der Leitung g gegenüberstehende Fläche
eines solchen Vollkörpers durch das Steuermedium ein Druck ausgeübt werden, der
durch kräftigere Ausführung der elastisch formveränderlichen Teile 14, 15 ausgeblichen
werden müßte. Diese Maßnahme würde ein gröberes Ansprechen der Regelvorrichtung
zur Folge haben. Bei der vorgeschlagenen. Ausführungsart dagegen wird der Druck
des Steuermediums in Achsrichtung, ohne daß er auf die Hülse 12 einwirkt, in vollem
Umfange von der Welle i i aufgenommen, so daß die Federn La., 1,9 sehr empfindlich
ausgestaltet werden können.
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Es ist zweckmäßig, die Hülse 12 innerhalb, der sie, aufnehmenden Bohrung
der Welle i i nicht mit ihrer ganzem Umfangsfläche an die Innenwandung der Bohrung
in der Welle anliegen zu lassen, sondern Ringansätze 21 vorzusehen, gegen die sich
die Hülse 1Z anlegt, wodurch die Größe der die freie Beweglichkeit den- Hülse 12
hemmenden Reibungskräfteherabgesetzt wird. Ferner kann die Einrichtung so getroffen
sein, daß der Anschlag i 8 eine willkürliche Bemessung der Mindestgröße des Spaltes
ig zuläßt.
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Die Zufuhr des Steuermediums braucht im übrigen nicht in das Gehäuse
:2 zu erfolgen, sondern kann auch in die Leitung g stattfinden.