DE966517C

DE966517C - Speed limiter for rotating machines

Info

Publication number: DE966517C
Application number: DES31929A
Authority: DE
Inventors: Erich Reinhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-01-27
Filing date: 1953-01-27
Publication date: 1957-08-14

Description

AUSGEGEBEN AM 14. AUGUST 1957ISSUED AUGUST 14, 1957

S 31929 Ia/60S 31929 Ia / 60

Zur Drehzahlbegrenzung umlaufender Kraftmaschinen, wie beispielsweise Wasser-, Gas- oder Dampfturbinen oder auch elektrischer Maschinen, bei denen Durchgangsgefahr besteht, verwendet man in der Regel Zentrifugalregler, die beim Überschreiten der Solldrehzahl durch Ausschlagen eines Pendels ein Abschalten oder eine Beeinflussung der Drehzahl bewirken. Bedingung für das Ansprechen dieser Regler ist jedoch, daß die Solldrehzahl überschritten wird. Da diese Regler außerdem mit einer gewissen Trägheit arbeiten, kann unter Umständen ein beträchtlicher Drehzahlanstieg erfolgen, bevor die Abschaltung oder Regelung wirksam wird. Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, die eine Abschaltung oder Regelung schon in dem Augenblick ermöglicht, wenn die Maschine beginnt, die Drehzahl zu erhöhen.To limit the speed of rotating engines, such as water, gas or Steam turbines or electrical machines where there is a risk of passage are used one usually centrifugal governor, which when the target speed is exceeded by knocking out a Pendulum effect a shutdown or an influence on the speed. Condition for addressing This controller is, however, that the target speed is exceeded. Since these controllers also come with a work with a certain inertia, a considerable increase in speed may occur before the shutdown or regulation becomes effective. The subject of the invention is a device which enables a shutdown or regulation at the moment when the machine starts, to increase the speed.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen der Maschine und einer mit konstanter Drehzahl laufenden ' Leitmaschine, z. B. einem Leitmotor, ein ao mechanisches Differentialgetriebe eingeschaltet ist, dessen Differentialritzel durch Veränderung seiner räumlichen Lage auf die Regelorgane, Bremsen oder Schalter der Maschine einwirkt, und daß zwischen Differential und Steuereinrichtung eine Freilaufkupplung eingeschaltet ist, die eineThe invention consists in that running between the machine and a constant speed 'Master machine, e.g. B. a master motor, an ao mechanical differential gear is switched on, its differential pinion by changing its spatial position on the control organs, brakes or switch of the machine acts, and that between differential and control device a Overrunning clutch is switched on, the one

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stellung nur bei Drehzahlsteigerung der zu überwachenden Maschine gegenüber dem Leitmotor bewirkt. position only when the speed of the machine to be monitored increases compared to the master motor.

Bei Drehzahlregelvorrichtungen für Kraftmaschinen ist es bekannt, zwischen der Maschine und einer mit konstanter Drehzahl laufenden Leitmaschine ein Differentialgetriebe einzuschalten, das auf den Regler der Kraftmaschine einwirkt. Eine solche bekannte Einrichtung ist jedoch nicht ίο dazu bestimmt und auch nicht dazu geeignet, als Drehzahlbegrenzer zur Verhinderung des Durchgehens umlaufender Maschinen zu dienen, der auf Drehzahlunterschreitungen nicht anspricht. Andererseits ist es bekannt, bei einem Differentialschieber für Kraftmaschinen zwischen Kraftmaschine und Drehschieber bzw. Leitmaschine und Drehschieber ein Freilaufgetriebe einzuschalten oder auch bei Drehzahlregeleinrichtungen eine Rutschkupplung vorzusehen, die eine Beschädigung des Getriebes bei Erreichung des maximalen Regelbereiches verhüten soll. Bei diesen bekannten Anordnungen sind die Freilaufeinrichtungen in anderer Weise angeordnet und erfüllen eine andere Aufgabe als bei dem Anmeldungsgegenstand. Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines Drehzahlbegrenzers gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die zu überwachende Maschine 1 ist mit dem einen Kegelrad 2 eines Differentialgetriebes 3 verbunden. Das zweite Kegelrad 4 dieses Getriebes wird seinerseits von einem mit konstanter Drehzahl laufenden Leitmotor 5 angetrieben. Nach Bedarf kann dabei zwischen dem Kegelrad 4 und dem Leitmotor 5 ein Drehzahlübersetzungsgetriebe zwischengeschaltet sein, das beim dargestellten Beispiel durch die Zahnräder 6 und 7 angedeutet ist. Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine mit der durch den Leitmotor 5 bestimmten Solldrehzahl übereinstimmt, wird sich das Differentialritzel 8 nur um seine eigene Achse drehen, jedoch räumlich in Ruhe bleiben. Sobald dagegen die zu schützende Maschine 1 beginnt, ihre Drehzahl zu steigern, beginnt auch das Ritzel 8 um die Differentialwelle umzulaufen und seine räumliche Lage zu verändem. Diese Bewegung kann nun zur Betätigung des Schalters für die Kraftmaschine oder eines Drehzahlreglers verwendet werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Steuerhebels 9 erfolgen, der mit der Achse 10 des Ritzels 8 auf einer gemeinsamen Welle 11 sitzt, auf der das Kegelrad 4 und gegebenenfalls das mit diesem fest verbundene Zahnrad 7 drehbar gelagert ist. Um eine Verstellung des Differentialgetriebes zu verhindern, wenn die zu überwachende Maschine in der Drehzahl hinter dem Leitmotor zurückbleibt, ist es erforderlich, eine Freilaufkupplung vorzusehen, die eine Betätigung des Steuerhebels 9 nur in einer Richtung bewirkt, und zwar dann, wenn die zu überwachende Maschine ihre Drehzahl zu steigern beginnt. Bei Sinken der Drehzahl der Maschine gegenüber dem Leitmotor bleibt dagegen eine Rotation des Differentiakitzels 8 um die Differentialachse ohne Einfluß auf den Schalthebel.In speed control devices for prime movers, it is known between the machine and to switch on a differential gear of a master machine running at constant speed, which acts on the governor of the engine. However, such a known device is not ίο intended and also not suitable as a speed limiter to prevent runaway To serve rotating machines, which does not respond to underspeed. on the other hand it is known in a differential slide for prime movers between prime movers and turn on rotary valve or master machine and rotary valve a freewheel gear or also with speed control devices a Provide a slip clutch to prevent damage to the gearbox when the maximum Control range should prevent. In these known arrangements, the freewheel devices are in Arranged in a different way and perform a different task than the subject of the application. To explain the invention, an embodiment of a speed limiter is shown in the drawing shown schematically according to the invention. The machine 1 to be monitored is with connected to one bevel gear 2 of a differential gear 3. The second bevel gear 4 of this transmission is in turn driven by a master motor 5 running at constant speed. Upon need can be a speed reduction gear between the bevel gear 4 and the master motor 5 be interposed, which is indicated by the gears 6 and 7 in the example shown. When the speed of the prime mover with the target speed determined by the master motor 5 matches, the differential pinion 8 will only rotate about its own axis, but spatially stay calm. On the other hand, as soon as the machine 1 to be protected begins to increase its speed, it begins also the pinion 8 to revolve around the differential shaft and to change its spatial position. This movement can now be used to operate the switch for the prime mover or one Speed controller can be used. This can be done, for example, with the help of a control lever 9, which sits with the axis 10 of the pinion 8 on a common shaft 11 on which the bevel gear 4 and optionally the gear 7 fixedly connected to it is rotatably mounted. An adjustment to prevent the differential gear when the machine to be monitored in the speed remains behind the master motor, it is necessary to provide an overrunning clutch, the one Actuation of the control lever 9 causes only one direction, namely when the to be monitored Machine begins to increase its speed. When the speed of the machine drops In contrast to the master motor, however, there is still a rotation of the differential pinion 8 about the differential axis without affecting the gear lever.

Weiter kann es sich empfehlen, Vorrichtungen, z.B. in Gestalt einer Ausrückkupplung, vorzusehen, die ein Abschalten des Differentialgetriebes überhaupt gestatten, um verwickelte Vorrichtungen überflüssig zu machen, die ein synchrones Anfahren der zu überwachenden Maschine und des Leitmotors gewährleisten.It may also be advisable to provide devices, e.g. in the form of a release clutch, which allow a disengagement of the differential gear at all, to complicated devices To make the synchronous start-up of the machine to be monitored and the master motor superfluous guarantee.

In besonders günstiger Weise kann ein Drehzahlbegrenzer gemäß der Erfindung auch für die Überwachung der Drehzahl des Umformers von Umformerlokomotiven Verwendung finden. Hier kann der Fall eintreten, daß beispielsweise bei der Talfahrt stark belasteter Lokomotiven, die mit Nutzbremsschaltung arbeiten, bei Fortfall der Fahrdrahtspannung der Umformer schlagartig durchzugehen beginnt. Dies kann in einfacher Weise verhindert werden, indem gemäß der Erfindung ein über ein Differentialgetriebe mit dem Umformermotor gekuppelter Leitmotor vorgesehen wird, der ebenfalls an der Fahrdrahtspannung liegt und im Normalbetrieb also die gleiche Drehzahl wie der Umformer besitzt. Natürlich kann auch hier ein Übersetzungsgetriebe zwischen Leitmotor und Differentialgetriebe vorgesehen werden. Durch entsprechend große Bemessung des Schwungmomentes des Leitmotors mit Getriebe, das gegebenenfalls durch Einbau eines besonderen go Schwungrades noch erhöht werden kann,'wird nun erreicht, daß bei Fortfall der Fahrdrahtspannung der Leitmotor mit nur wenig abfallender Drehzahl weiterläuft, während der Umformer infolge der an ihm hängenden Fahrmotoren plötzlich seine Drehzahl zu ändern beginnt, und zwar wird er bei Talfahrt die Drehzahl steigern, während er bei Bergfahrt abgebremst wird. Durch die Einrichtung gemäß der Erfindung wird in einem solchen Falle bereits bei Beginn der Drehzahländerung des Umformers über das Differentialritzel eine Schaltbewegung eingeleitet, die beispielsweise zur Betätigung von Reglern, Bremsen- od. dgl. dienen kann. In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Ausgestaltung eines Differentialgetriebes für die Zwecke der Erfindung gezeigt. Mit 2 ist entsprechend Fig. 1 das eine der Kegelräder des Differentialgetriebes bezeichnet, während 8 und 8' die Differentialritzel sind. Die Ritzel sitzen auf einer einseitig verlängerten Welle 12, an deren no Ende verschiebbar ein Hebel 13 angelenkt ist. Zu diesem Zweck ist beispielsweise das Ende der Welle 12 zu einer Gabel gestaltet, die das Ende des Hebels 13 umfaßt. Der Hebel 13 sitzt auf der Welle 14 des Ankers 15 eines Magnetinduktors 16, wie er beispielsweise früher für die Zündung von Großgasmaschinen Verwendung fand. Der Doppel-T-Anker 15 wird durch starke Federn 17 und 18 in der in der Zeichnung dargestellten Nullage gehalten. Bei Ansprechen des Differentialgetriebes auf eine Drehzahländerung der überwachten Maschine verdreht der Hebel 13 infolge Verschwenkens der DifferentialritzelweMe 12 den Anker 15. Sobald die Verschwenkung der Welle 12 ein gewisses Maß erreicht hat, klinkt der Hebel 13 aus dem Gabelende der Welle 12 aus, und durch die FedernIn a particularly advantageous manner, a speed limiter according to the invention can also be used for Find monitoring of the speed of the converter of converter locomotives use. here The case may arise that, for example, when traveling down the valley, heavily loaded locomotives with Regenerative braking work, if the contact wire voltage fails, the converter suddenly works begins to go through. This can be prevented in a simple manner by according to the invention a master motor coupled to the converter motor via a differential gear is provided which is also due to the contact wire voltage and therefore the same speed in normal operation as the converter owns. Of course, a transmission gear between the master motor can also be used here and differential gears are provided. By dimensioning the The flywheel moment of the lead motor with gearbox, which can be achieved by installing a special go Flywheel can still be increased, 'it is now achieved that when the contact wire voltage ceases to exist the master motor continues to run with only a slight drop in speed, while the converter starts up as a result of the If the traction motor is hanging, its speed suddenly begins to change, and that is when it is going downhill Increase the speed while it is braked when driving uphill. Through the establishment According to the invention, in such a case, at the beginning of the speed change of the converter A switching movement initiated via the differential pinion, for example for actuation of regulators, brakes or the like. Can serve. In Fig. 2 of the drawing is an embodiment shown for the design of a differential gear for the purposes of the invention. With 2 1 denotes one of the bevel gears of the differential gear, while 8 and 8 ' the differential pinions are. The pinions sit on a shaft 12 which is extended on one side and whose no End slidably a lever 13 is articulated. For this purpose, for example, the end of the Shaft 12 is designed as a fork which comprises the end of the lever 13. The lever 13 sits on the Shaft 14 of armature 15 of a magnetic inductor 16, as it used to be used, for example, to ignite large gas engines. The double-T anchor 15 is supported by strong springs 17 and 18 held in the zero position shown in the drawing. When the differential gear responds When the speed of the monitored machine changes, the lever 13 rotates as a result of pivoting the DifferentialritzelweMe 12 the armature 15. As soon as the pivoting of the shaft 12 has reached a certain level, the lever 13 latches out of the Fork end of the shaft 12 from, and through the springs

ij und 18 wird der Anker 15 rasch wieder in die Nullage zurückgeführt. Bei diesem sehr schnellen Zurückschwingen werden Ströme in der Wicklung des Ankers induziert, die zur Betätigung der Regeleinrichtung oder auch zur Einwirkung auf den Auslöser des Hauptschalters verwendet werden können. ij and 18, the armature 15 is quickly returned to the zero position. With this very rapid swing back, currents are induced in the winding of the armature, which can be used to operate the control device or to act on the trigger of the main switch.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die konstruktive Ausgestaltung kann davon je nach Bedarf und nach dem vorliegenden Anwendungsfall abweichen.The invention is otherwise not limited to the illustrated and described exemplary embodiments limited. The structural design can depend on the needs and the present Use case differ.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

i. Speed limiter for rotating machines, characterized in that in itself known way between the machine and a master machine running at constant speed, z. B. a master motor, a mechanical

ao African differential gear is switched on, its differential pinion by changing its spatial position affects the control elements, brakes or switches of the machine, and that an overrunning clutch is switched on between the differential and the control device is that an adjustment is only made when the speed of the machine to be monitored increases the master motor causes.

2. speed limiter according to claim 1, characterized by a disengageable clutch provided between the monitored machine and the differential gear.

3. speed limiter according to claim 1, in particular for electric converter locomotives, characterized in that the master motor is from the same network as the one to be monitored Motor is fed.

4. speed limiter according to claim 3, characterized by one associated with the master motor Flywheel.

Considered publications:
Swiss Patent No. 99 846;
German patent specifications No. 399110, 652259.

1 sheet of drawings

O 509598/235 11.55O 509598/235 11.55

(709 631/15 8.57)(709 631/15 8.57)