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Drehzahlregler Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Regelung
und Konstanthaltung der Drehzahl von Kraftmaschinen, die sich insbesondere durch
einen unendlichen Drehzahlverstellbereich und eine besonders hohe Empfindlichkeit
gegenüber Drehzahlschwankungen sowie durch eine universelle Verwendbarkeit auszeichnet.
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Drehzahlregler sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekanntgeworden.
Sie arbeiten zumeist nach dem Fliehkraftprinzip.
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Auch kennt man Drehzahlregler, die unter Verwendung einer Schwungmasse,
eines Ausgleichsgetriebes und eines Servomotors arbeiten, wobei zum Teil die Drehzahldifferenz
zweier Wellen zur Drehzahlsteuerung ausgenutzt wird.
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Die Mängel derartiger Regler sind Fachleuten hinreichend bekannt,
weshalb vorliegend zur Regelung und Konstanthaltung der Drehzahl von Kraftmaschinen
erfindungsgemäß ein völlig neuer Weg vorgeschlagen wird.
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Nach der Erfindung sollen von der Maschinenwelle, deren Drehzahl konstant
bleiben soll, zwei Reglerwellen angetrieben werden, von denen eine außer einer Schwungmasse
auch eine Kupplung zur Konstanthaltung der Drehzahl besitzt; bei Drehzahländerungen
der Kraftmaschinenwelle soll
in an sich bekannter Weise die Drehzahldifferenz
der beiden Reglerwellen zur Ableitung von Regelimpulsen angewandt werden.
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Die eine der beiden Reglerwellen besitzt eine Magnetkupplung mit veränderbarem
Luftspalt sowie eine Schwungmasse zur Konstanthaltung der Drehzahl. Diese Welle
wird über ein Zahnrad mit einer etwas höheren Drehzahl angetrieben als die andere
Reglerwelle. Durch die Magnetkupplung läßt "sich der Schlupf derart regulieren,
daß das abtreibende Ende dieser Reglerwelle die gleiche Drehzahl besitzt wie die
andere Reglerwelle. Plötzlich auftretende Drehzahländerungen der Maschinenwelle
werden wohl der zweiten Reglerwelle mitgeteilt, nicht aber der Abtriebsseite der
ersten Reglerwelle, da diese nicht mit der Antriebsseite starr gekuppelt ist- und
zudem die frühere Drehzahl durch die Schwungmasse für eine gewisse ausreichende
Zeitspanne aufrechterhalten bleibt. Dadurch entstehen zwischen den Abtriebsseiten
der beiden Reglerwellen Drehzahldifferenzen, die für die Betätigung von Steuerorganen
ausgenutzt werden.
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Die Magnetkupplung kann wahlweise entweder auf einen festen Wert eingestellt
oder beliebig verstellt werden. Wird sie auf einen festen Wert eingestellt, so sorgt
der Drehzahlregler für die Konstanthaltung der Maschinendrehzahl. Soll die Drehzahl
der Maschine erhöht oder erniedrigt werden, so erreicht man dies in einfacher Weise
durch Veränderung der Breite des Luftspaltes.
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Die Auswertung der Drehzahldifferenzen der Abtriebsseiten der beiden
Reglerwellen soll ferner nach der Erfindung dergestalt erfolgen, daß zwi-
schen
zwei auf die Abtriebsseiten der Reglerwellen aufgesetzten Zahnrädern ein Zahnrad
frei fliegend angeordnet ist. Wenn die Drehzahlen der Abtriebsseiten der Reglerwellen
bzw. der entsprechenden Zahnräder einander gleich sind, dann wird sich das frei
fliegende Zahnrad so einstellen, :daß die Mittelpunkte der drei Zahnräder in einer
Linie liegen. Ändert sich jedoch die Drehzahl eines der beiden Zahnräder der Reglerwellen,
so wandert zwangläufig das frei fliegend angeordnete Zahnrad jeweils entsprechend
der Drehzahländerung, d. h:, je nach Erhöhung oder Erniedrigung der Drehzahl nach
der einen oder nach der anderen Seite aus. Diese Bewegung des frei fliegend angeordneten
Zahnrads läßt sich benutzen, um an sich bekannte Steuereinrichtungen zu betätigen.
- Dies kann auf mechanischem Wege geschehen, indem die Achse dieses Zahnrads mit
einem Steuergestänge verbunden wird, oder auf elektrischem Wege, indem - Kontakte
zur Auslösung von Steuervorgängen betätigt werden.
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Vorzugsweise wird die - Bewegung des frei fliegend angeordneten Zahnrads
auf mechanischem Wege über ein Steuergestänge auf eine Druckölregeleinrichtung übertragen,
bei der eine Drucköldüse bei Solldrehzahl der Maschine der Mündung einer Druckölleitung,
die mit einem Öldruckzylinder in Verbindung steht, unmittelbar gegenüberliegt und
die je nach Drehzahländerung nach der einen oder anderen Seite ausweicht. Der Druckölzylinder
steuert z. B. einen Schieber zur Betätigung- für die Bewegung von Steuerventilen
od. dgl.
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Die Regelung der Drehzahl kann aber auch noch in Abhängigkeit einer
anderen Größe, z. B. vom Druck - des Arbeitsmittels, beispielsweise des Dampfes,
erfolgen. Dies läßt sich u. a. dadurch erreichen, daß die Lage der Mündung der Druckölleitung
von einem druckempfindlichen Organ verändert wird.
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In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt.
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Fig. i zeigt in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf den Regler,
Fig. 2 eine. Seitenansicht des Reglers sowie die Druckölsteuerung und Fig.3 eine
Seitenansicht bei elektrischer Kontaktsteuerung.
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Die Welle i, die mit der Maschinenwelle in Verbindung steht; trägt
das Zahnrad 2, das die Zahnräder 3 und q. antreibt. Während sich das Übersetzungsverhältnis
der beiden Zahnräder 2 und 3 wie i zu i verhält, verhält sich dasjenige der Zahnräder
2 und q. etwa wie i zu 1,2. Das Zahnrad 3 sitzt auf der Reglerwelle 5, die abtriebsseitig
das Zahnrad 6 trägt. Das Zahnrad q. sitzt auf der Reglerwelle 7Q, die die eine Kupplungshälfte
8" der Magnetkupplung 8 trägt. Die andere verstellbare Kupplungshälfte 8b sitzt
auf der Abtriebsseite der Reglerwelle 7b, die auch das Schwungrad 9 und das Zahnrad
io trägt. Zwischen den beiden Zahnrädern 6 und io ist das Zahnrad ii frei fliegend
angeordnet. Die Achse i2 steht mit dem Gestänge 13 in Verbindung, das an dem Düsenring
1q. angelenkt ist. Das Drucköl wird dem Innenraum 15 des Düsenringes 1q. zugeführt
und tritt durch die Düse 16 aus. Der Düsenring 1q. ist von einem Ring 17 umgeben
und trägt die Mündung 18 der Druckölleitung i9, die mit einem Öldruckzylinder 2o
in Verbindung steht. Der Zylinder 21 betätigt einen an sich bekannten Steuerschieber
od. dgl.
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Die Verstellung des Luftspaltes 22 der Kupplung 8 durch Lageveränderung
der Kupplungshälfte 8b erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Hebels 23, der entweder
in einer bestimmten Lage festgestellt werden kann oder aus dieser auf mechanischem
oder elektromagnetischem Wege nach der einen oder anderen Seite bewegt wird, je
nachdem, ob eine Drehzahlerhöhung oder -erniedrigung der Maschinenwelle gewünscht
wird. Beispielsweise ist das äußere Ende 24 des Hebels 23 zwischen zwei Federn 25
und 26 gelagert, die in dem Gehäuse 27 untergebracht sind, das mit Hilfe einer Schraubspindel28
zwecks Einstellung verstellt werden kann. Fernerhin sind beiderseits des Hebels
24 zwei Elektromagnete 29 bzw. 3o angeordnet, um diesen Wahl- und bedarfsweise nach
der einen oder anderen Seite zu bewegen.
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Der die Mündung 18 tragende äußere_ Ring 17 der Druckölsteuereinrichtung
kann gegebnenfalls mit einem Druckregler in Verbindung stehen, wozu
das
an einem Ausdehnungsgefäß, z. B. einem Wellrohrstück 31, befestigte Steuergestänge
32 mit diesem verbunden ist. Die Einregulierung erfolgt mit Hilfe einer Schraube
33 unter Zwischenschaltung einer Feder 34.
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Es dürfte für jeden Fachmann selbstverständlich sein, Abänderungen
vorzunehmen, um den Regler gemäß der Erfindung den verschiedenen in der Praxis vorkommenden
Verhältnissen anzupassen. So kann beispielsweise die mechanische Steuerung der Steueraggregate
durch eine elektrische ersetzt werden, wie aus Fig. 3 hervorgeht.
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Das frei fliegend angeordnete Zahnrad i i betätigt bei Auswanderung
aus der Mittellage über den beweglich gelagerten Bolzen 35, der unter dem Druck
der Feder 36 steht, den elektrischen Kontakt 37, der in einen entsprechenden Stromkreis
geschaltet ist. Der gegenüberliegende Schaltkontakt liegt in einem anderen Stromkreis,
so daß der Stromfluß in den zwei Stromkreisen zu den verschiedensten Schalt- und
Steuervorgängen ausgenutzt werden kann.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Drehzahlregler ergibt
sich insbesondere aus seiner universellen Anwendbarkeit, da er vor allem einen unendlichen
Drehzahlverstellbereich besitzt. Fernerhin arbeitet er außerordentlich genau und
gestattet die Einhaltung von Nenndrehzahlen mit einer Genauigkeit von ±
0,5010. Er läßt sich infolge seines außerordentlich einfachen, konstruktiven
Aufbaues sehr wirtschaftlich herstellen und ohne Schwierigkeit an jeder bekannten
Kraftmaschine anbauen. Er läßt sich fernerhin bei Wasser- und Dampfturbinen zugleich
mit einem Druckregler kombiniert verwenden, so daß er gleichzeitig die Funktion
eines Drehzahlbegrenzungsreglers ausübt.