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Regler für Kraftmaschinen, insbesondere Wasserkraftmaschinen, mit
einer Rückführeinrichtung Bei der Regulierung von Kraftmaschinen, insbesondere von
Wasserkraftmaschinen, ist es zwecks Erhaltung eines stabilen Zustandes der zu regulierenden
Betriebsgröße notwendig, nach vorübergehender Regulierung das Regulierorgan wieder
in seine Mittellage zurückzuführen, damit der Kraftmaschine die nötige Zeit eingeräumt
wird, um sich den neuen Betriebsverhältnissen anzupassen. Diese Regulierung aus
der Mittellage heraus hat also nur vorübergehenden Charakter, d. h., das entsprechende
Steuergestänge muß nach Ablauf des Steuervorganges in seine Ausgangslage zurückgebracht
werden. Es sind bereits Steuerungseinrichtungen bekannt, welche diesem Zweck dienen.
Die Anordnung ist im Prinzip so getroffen, daß das Regulierorgan der Kraftmaschine
mit einem Rückführorgan, meist einem Rückführkolben, in einem mit Flüssigkeit gefüllten
Zylinder verbunden ist und daß die Kolbenstange des Rückführorgans mit ihrem freien
Ende an einer Blattfeder befestigt ist, die mit ihrem anderen Ende fest eingespannt
ist. Der Rückführkolben ist mit einer Durchlaßöffnung für die Flüssigkeit versehen.
Wenn eine Regulierung der Kraftmaschine erfolgen soll, wird der Zylinder in seiner
Achsrichtung bewegt, und diese
Bewegung wird durch die Flüssigkeit
auf den Kolben, die Kolbenstange und damit auf die Blattfeder und das Regulierorgan
übertragen.
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Die durchgebogene Blattfeder führt dann den Rückführkolben entsprechend
dem Durchtritt der Flüssigkeit durch die Durchlaßöffnung im Kolben gegen seine Ausgangslage,
d. h. Mittellage zurück. Da aber eine Blattfeder im Bereich der angespannten Mittellage
praktisch kraftlos ist,. vermag sie das Rückführorgan nicht mehr vollständig -in
die Mittellage zurückzuführen, und dies hat .die bekannten Pendelerscheinungen zur
Folge.
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Ferner ist es bereits bekannt, einen Regler mit einer Rückführeinrichtung
zu versehen, welche einen von einem Fliehkraftregler betätigten Steuerschieber des
Verstärkers des Reglers in eine Mittellage zurückdrängt. Bei diesem bekannten Regler
steht der den Steuerschieber beeinflussende Katarakt unter der ständigen Einwirkung
einer vorgespannten Feder, welche die Rückführung und Fixierung in der Mittellage
gewährleistet.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich demnach auf einen Regler für
Kraftmaschinen, insbesondere Wasserkraftmaschinen, mit einer Rückführeinrichtung,
die ein von einer vorgespannten Feder in einer bestimmten Lage gehaltenes Gestänge
aufweist, wobei Längenänderungen durch einen in das Gestänge eingeschalteten Katarakt
ausgeglichen werden. Die Erfindung besteht nun darin, daß die Rückstellkraft der
vorgespannten Feder quer zur Bewegungsrichtung des Gestänges an einer Kurvenscheibe
angreift. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist
die Kurvenscheibe an einem Ende eines andernends gelenkig gelagerten Hebels angeordnet,
wobei eine Blattfeder über eine Rolle von der Kurvenscheibe aasgelenkt wird. Hieraus
ergibt sich der. Vorteil, daß sich durch die Formgebung der Kurvenscheibe der zeitliche
Ablauf der Rückführbewegung beeinflussen läßt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i ein Ausführ#umgsbeispiel der bisherigen Konstruktion,
Fig.2 ein erstes Ausführungsbeispiel entsprechend vorliegender Erfindung, Fig. 3
ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. q. ein Bewegungs-Rückführungskraft-Diagramm.
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Bei den bisher bekannten Konstruktionen wird die Rückführung beispielsweise
vermittels einer Blattfeder 2', deren eines Ende 3 fest eingespannt ist, erreicht
(Fig. i). Am anderen Ende q. der Blattfeder ist ein Teil der Rückführungseinrichtung
befestigt, bestehend aus Kolbenstange 5 und dem Rückführkolben 6, welch letzterer
in den mit Öl 7 gefüllten Rückführzylinder 8 eintaucht. Der Rückführzylinder ist
in seiner Achsrichtung bewegbar. Seine Bewegungen werden ihm über ein Steuergestänge
g; beispielsweise vom Steuerservomotor herstammend, mitgeteilt. Die Bewegungen des
Rückführzylinders 8" werden durch Öl 7 auf den Kolben 6, die Kolbenstange 5 und
das Regulierorgan 17 übertragen: Gleichzeitig wird durch diese Bewegurig die Blattfeder
2' in der einen oder änderen Richtung gespannt. Dadurch verändert sich der Druck
im Ölraum unter dem Kolben 6, in welchem eine Blende in- Form einer Durchlaßöffnumg
io angebracht ist, so daß durch letztere ein Öldurchfluß stattfindet. Durch die
Federwirkung sollte der Kolben wieder in seine Ausgangslage zurückgebracht werden.
Bekanntlich hat jede Feder in unmittelbarer Nähe der angespannten . Lage einen praktisch
kraftlosen Bereich, d. h., die einmal aasgelenkte Feder geht auch -bei völliger
Entlastung und innerhalb der üblichen Regulierzeit nicht mehr vollständig in die
Ausgangslage zurück (Hysteresis). Die gewollte Reguliergröße wird nicht genau eingehalten,
und in der Folge treten meistens die bekannten nachteiligen Pendelungserscheinungen
auf.
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In Fig. 2 ist als erste Ausführungsform der Erfindung ein gleiches
System wie in Fig. i dargestellt. An Stelle der Blattfeder 2' ist jedoch ein Hebel
1,3 vorgesehen, welcher bei 1.2 gelenkig gelagert ist. Dieser Hebel 13 ist bei 1q.
mit der Kolbenstange 5 gelenkig verbunden und trägt an seinem freien Ende eine gabelförmige
Kurve 15. Diese Kurve umgreift eine Rolle 16. Die Rolle ist an der Blattfeder :2
befestigt, die bei 18 mit einer Vorspannung eingespannt ist und im Gegensatz zu
früher nicht mehr direkt auf die Kolbenstange wirkt.
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Die Wirkungsweise dieser Steuereinrichtung stimmt mit derjenigen gemäß
der Fig. i grundsätzlich überein. DieRückführung in dieMittellage wird durch die
von der vorgespannten Blattfeder über die Rolle auf die Gabelkurve ausgeübte Kraft
bewirkt; diese Kraft wirkt immer in der gleichen Richtung. Durch die Formgebung
der Kurve 15 läßt sich dem System jeder beliebige"Charakter des zeitlichen Ablaufes
der Rückführbewegung aufzwingen; am einfachsten kann die Kurve aus einfachen oder
zusammengesetzten Regelkurven bestehen. In der Mittellage maß die Tangente durch
den Berührungspunkt der Kuirve 15 mit -der Rolle 16 eine Parallele zur Bewegungsachse
des Rückführkolbens 6 sein, damit der Rückführkolben 6 auf kleinste Bewegungen des
Zylinders 8 anspricht, ansonst die Übertragung der Rückführbewegungen auf den Rückführkolben
6 und das Regulierorgan 17 nicht in der gewünschten Weise erfolgt. Die Feder besitzt
in der Mittellage des Rückführkolbens eine gewisse Vorspannung, damit auch bei kleinsten
Bewegungen von Rückführzylinder 8 und Rückführkolben 6 eine vollständige rückläufige
Bewegung in die Mittellage erfolgt.
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Das hier dargestellte System erlaubt an Stelle der Blattfeder auch
die Verwendung anderer Kraftquellen, wie z. B. einer normalen Schraubenfeder, eines
Gewichts oder eines hydraulischen Kolbens.
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Das Kraftsystem mit der Gabelkurve kann auch doppelt oder mehrfach
symmetrisch um die Kolbenstange herum angeordnet werden, wodurch die Gelenke 12
und 1q. in Wegfall kommen, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt.
Fig.
4 zeigt schematisch den Verlauf der auf den Kolben ausgeübten Rückführkraft k, bezogen
auf die Rückführbewegung h des Rückführkolbens bei der bisherigen Ausführung. Die
Kurve 2o zeigt gestrichelt den Verlauf bei der bisherigen Konstruktion unter Berücksichtigung
der Hysteresis, und Kurve 21 zeigt ausgezogen den Verlauf bei einer erfindungsgemäßen
Ausführung.