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Isodromregler Die Erfindung bezieht sich auf einen Isodromregler.
Bekanntlich beeinflußt bei mittelbaren hydraulischen Reglern der Steuerimpuls einen
Steuerkolben, der seinerseits das Druckmittel für die Betätigung eines Arbeitskolbens
steuert. Bei einer Art von Isodromreglern steht der Arbeitskolben mit einem in seiner
Bewegung gedämpften Rückführungskolben in Wirkverbindung, der unter der Kraft von
Federn in seine normale Lage zurückgezwungen wird. Bei den bekannten Isodromreglern
befindet sich der Rückführungskolben in einem besonderen Zylinder, wobei die beiden
von dem Kolben abgeteilten Zylinderräume über eine Leitung verbunden sind, in welcher
sich eine Drosselstelle befindet, Die Isodromregler der geschilderten Art haben
den Nachteil, daß für die Rückführung des gedämpften Rückführungskolbens Wendelfedern
benutzt werden, die äußerst unzuverlässige Bauelemente darstellen. Ein weiterer
Nachteil liegt darin, daß die Drosselstelle in der Verbindungsleitung der erwähnten
Zylinderräume (besonders bei kleinen Reglern) einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser
aufweisen muß, damit die Ölumsätze nicht allzu groß werden; der kleine Durchmesser
der Drosselstelle verursacht aber wiederum eine starke und daher nachteilige Abhängigkeit
der Regelung von der Zähigkeit und dem Druck des verwendeten Öles; ein weiterer
Nachteil liegt darin, daß durch unvermeidbare, schon geringfügige Unreinheiten
des
-Drucköles die Drosselstelle verstopft werden kann. Im ganzen betrachtet ist der
Raumbedarf der bekannten Isodromregler verhältnismäßig groß.
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Gemäß der Erfindung werden die geschilderten Nachteile dadurch vermieden,
daß der Arbeitskolben und der Rückführungskolben in ein und demselben Zylinder untergebracht
sind und zwischen beiden Kolben ein von außen steuerbares Öl-. polster angeordnet
ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Ölpolster durch den Rückführungskolben
gesteuert und in der Steuerölleitung eine dämpfende Unterbrecherdrossel angeordnet.
Dabei ist -es vorteilhaft, wenn die dämpfende Unterbrecherdrossel in den rotierenden
Steuerkolben verlegt ist. Zwecks Begrenzung der maximalen spontanen Mengenänderung
des vom Regler gesteuerten Mittels besitzt der Rückführungskolben in beiden Arbeitsrichtungen
entsprechend angeordnete Anschläge, die vorteilhaft einstellbar sein können.
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Durch die Erfindung werden mannigfaltige Vorteile erzielt. Die Unterbringung
der beiden Kolben in einem gemeinsamen Zylinder ergibt eine wesentliche Verkleinerung
des Raumbedarfes; die Anordnung der Drosselstelle im Steuerkolben gestattet die
Wahl verhältnismäßig großer Querschnitte, wodurch die Gefahr der Verstopfung vermieden
ist, andererseits aber auch der Ölverbrauch klein gehalten wird, da die Drossel
nach der Erfindung als Unterbrecherdrossel arbeitet und nur jeweils kurze Zeit in
Betrieb ist. Außerdem stellt sich in der Drossel eine turbulente Strömung ein, welche
den Regler gegen den Einfluß der Ölzähigkeit weitgehend unempfindlich macht. Durch
die hydraulische Steuerung des Rückführungskolbens kann man die Isodrom-Zeit wesentlich
verkürzen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wesenhaft
im Schnitt dargestellt. Ein Arbeitskolben i und ein Rückführungskolben 2 gleiten
dichtend in einem Zylinder 3, in dessen Stirnseiten zwei Leitungen 4 und 5 münden,
auf welche das über die Zuleitung 6 anfallende Drucköl durch einen Steuerkolben
7 entsprechend den augenblicklichen Erfordernissen des Betriebes verteilt wird.
Der Steuerkolben 7 gleitet dichtend in einer Hülse 8, die auf der einen Stirnseite
unter dem Druck einer Druckfeder 9 steht und deren agdere Stirnseite sich auf einen
Rückführungshebel io abstützt, der um einen festen Drehpunkt i i drehbar ist und
von der Kolbenstange i2 des Rückführungskolbens 2 bewegt wird. Die Hülse 8 ist in
einem Steuerkolbengehäuse 13 längsverschieblich gelagert.
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Der Steuerkolben 7 dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie die Welle
14 des Fliehkraftreglers 15; zu diesem Zweck ist er auf einem Spurlager 16 gelagert
und wird von den Hebeln 17 der Reglergewichte mitgenommen. Außerdem kann er noch
entsprechend den Ausschlägen der R.eglergewichte eine Längsbewegung entgegen dem
Druck einer Druckfeder 18 ausführen, wobei das Gegenlager dieser Druckfeder durch
eine verstellbare Platte i9 gebildet wird und beispielsweise willkürkürlich eingestellt
werden kann.
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Der Steuerkolben 7 ist mit einer Ringnut 2o in der Weise versehen,
daß die Hauptölleitung 6 bei jeder Stellung des Steuerkolbens in diese Ringnut mündet
und daß im Beharrungszustand die Druckölleitungen 4 und 5 von ihm verschlossen werden.
Die Hülse 8 besitzt Bohrungen 2i, 22, 23, die im Beharrungszustand mit den Mündungen
der Leitungen 4, 5 und 6 genau übereinstimmen. Die Rückführungskolbenstange 12 gleitet
dichtend in einem Gehäuse 24, welches in den Ölsumpf 25 übergeht, und in welches
die Zuleitung 26 und eine noch näher zu beschreibende Verbindungsleitung 27 münden.
Die Kolbenstange 12 besitzt eine Ringnut 28, in welche in jeder Stellung des Rückführkolbens
die erwähnte Verbindungsleitung 27 mündet und welche so bemessen ist, daß sie die
Ölleitung 26 und die Verbindung zum Ölsumpf gerade abschließt, wenn der Beharrungszustand
erzielt ist. Die Kolbenstange 12 trägt außerdem noch eine mechanische Hubbegrenzung
29. Eine zweite Hubbegrenzung 3o befindet sich im Innern des Zylinders 3. Die Arbeitskolbenstange
3 i ist als Ventil 32 ausgebildet und. steuert den Überlauf irgendeiner Flüssigkeit
(beispielsweise von Kraftstoff) aus einer Zuflußleitung 33 in eine Überlaufleitung
34.
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Zwischen den beiden Kolben i und 2 wird ein Ölpolster 35 eingeschlossen,
das über eine Leitung 36 mit der Ringnut 28 der Arbeitskolbenstange 12 in Verbindung
steht, und zwar gedrosselt von dem Steuerkolben 7. Zu diesem Zweck besitzt die Hülse
8 zwei Bohrungen 37, 38. die imBeharrungszustand mit den Mündungen der Leitungen
36, 27 bündig verlaufen, und der Steuerkolben einen Schlitz 39, der als dämpfende
Unterbrecherdrossel ausgebildet ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Im Beharrungszustand, d. h. wenn die
zu regelnde Maschine mit der gewählten Drehzahl umläuft, steht die in Richtung der
Kolbenstange fallende Komponente der Reglergewichtfliehkraft im Gleichgewicht mit
dem Druck der Feder 1ß. Der Steuerkolben 7 nimmt die Normallage ein, in welcher
er die Mündungen der Leitungen 4 und 5 bedeckt. Damit ist die in der Leitung 5 und
unterhalb des Arbeitskolbens i im Zylinder befindliche Ölmenge abgeschlossen und
die Stellung des Arbeitskolbens i durch die Ölkräfte blockiert. Das gleiche gilt
für die Leitung 4 und den Rückführungskolben 2, dessen Kolbenstange 12 in dieser
Stellung sowohl die Ölzuführungsleitung 26 als auch die Verbindung zum Ölsumpf 25
abschließt. Auch das Ölpolster 35 ist über Leitung 36, die in der Ringnut 28 mündet,
blockiert.
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Soll nunmehr die Regeldrehzahl erheblich gesteigert werden, so wird
der Steuerkolben 7 vom Piloten über die verstellbare Platte i9 und Druckfeder i8
in Richtung des Pfeiles P1 verschoben. Dadurch wird die Leitung 4 zur Druckleitung.
Der Rückführungskolben 2 wird in Richtung des -'feiles P2 bis zum Aufsitzen des
Anschlages 29 um den Weg s nach unten bewegt. Die gleiche Bewegung
führt
auch der Arbeitskolben i aus und verengt dadurch den Durchgang durch das Ventil
32. Der Weg s und die Form des Ventilkegels 32 sind dabei so gewählt, daß durch
diese spontane Bewegung des Arbeitskolbens 31 nur ein gewisser Prozentsatz der nach
34 überfließenden Menge verändert wird. Hierdurch wird vermieden, daß in die Förderleitung
plötzlich eine größere Menge abfließt, als zulässig ist. Die von dem Arbeitskolben
i verdrängte Ölmenge fließt über Leitung 5, Bohrung 22 und Ausgleichsbohrungen 4.o
ab.
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Infolge der Abwärtsbewegung der Kolbenstange 12 hat die Steuerkante
4.1 der Ringnut 28 die Leitung 26 freigelegt; es belangt nunmehr Drucköl aus der
Leitung 26 (die praktisch mit der Leitung 6 identisch sein kann) über die Ringnut
28, Verbindungsleitung 27, gedrosselt durch die dämpfende Unterbrecherdrossel 39,
in die Leitung 36 und von da in das Ölpolster 35. Dieses Ölpolster wird nun allmählich
vergrößert.
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Die Bewegung der Kolbenstange 12 um den Weg s hatte auch eine Bewegung
der Steuerkolbenhülse 8 in Richtung des Pfeiles P1, um einen Bruchteil dieses Weges
s unter der Einwirkung der Feder 9 zur Folge.
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Entsprechend dem wachsenden Ölpolster bewegt sich der Arbeitskolben
i nach unten und der Rückführungskolben 2 nach oben, was einerseits zur Folge hat,
daß das Durchflußventil 32 immer mehr geschlossen w ird, die bei 4.2 angeschlossene
Maschine also immer mehr Kraftstoff bekommt und sich allmählich beschleunigt. Hat
sich die Maschine bis auf die neu gewählte Drehzahl beschleunigt, so schließen sich
die abklingenden Regelbewegungen an, und es stellen sich alle Reglerteile in ihre
Mittelstellung ein.
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Soll die Regeldrehzahl erheblich verkleinert werden, so tritt sinngemäß
das Umgekehrte ein: Der Pilot verringert durch Zurücknehmen der Platte i9 die Spannung
der Druckfeder 18; dadurch überwiegt die in Richtung des Steuerkolbens fallende
Komponente der Reglergewichtfliehkraft: Der Steuerkolben wird entgegen dem Pfeil
P1 verschoben, wodurch die Leitung 5 zur Druckleitung wird und der Arbeitskolben
1 entgegen der Richtung des Pfeiles P~ nach oben verschoben. Die gleiche Bewegung
führt auch der Rückführungskolben 2 so lange aus, bis er auf dem Anschlag 3o aufsitzt.
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Die bis dahin spontan verlaufende Bewegung des Arbeitskolbens i wird
nunmehr in folgender Weise verlangsamt: durch die Aufwärtsbewegung des Rückführungskolbens
2 und der Kolbenstange 12 hat die Ringnut 28 die Verbindung in den Ölsumpf 25 freigegeben.
Damit öffnet sich auch dem zwischen den Kolben i und 2 befindlichen Ölpolster 35
über die Leitung 36, gedrosselt durch die dämpfende Unterbrecherdrosse139, ein Weg
in den Ölsumpf. Entsprechend der Verminderung des Ölpolsters bewegt sich der Arbeitskolben
i allmählich unter Weiteröffnung des Ventils 32 nach oben. Bei dieser Bewegung des
Rückführungskolbens 2 um den Weg s nach oben wurde die Hülse 8 entsprechend der
Übersetzung des Rückführungshebels io um den Weg A s nach unten
verschoben. Inzwischen hat sich die Maschine infolge der Kraftstoffmengenverzninderung
verlangsamt. Mit zunehmendem Abfall der Drehzahl gleicht sich die Zentrifugalkraft
der reduzierten Federspannung aus: Steuerkolben und Hülse werden in die Normallage
zurückgeführt.