DE97651C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES'

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 60: Regler für Kraftmaschinen.

■ z. Zt. in GLASGOW.

Regulator für Schiffsmaschinen u. dgl.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8, April 1897 ab.

Gegenstand vorliegender Erfindung betrifft Neuerungen an Regulatoren, welche hierdurch namentlich bei Schiffsmaschinen, Elektromotoren und dergl. eine sichere Regelung herbeiführen.

Auf beiliegender Zeichnung ist ein solcher Regulator beispielsweise in drei Ausführungsformen dargestellt; es zeigt:

Fig. ι einen Verticalschnitt der in Verbindung mit dem Regulator angewendeten Luftpumpe,

Fig. 2 einen Verticalschnitt eines mit der Pumpe verbundenen Control- oder Regulircylinders,

Fig. 3 eine elektrische Vorrichtung zur Regulirung des Luftdruckes auf den Kolben des Regulircylinders,

Fig. 4 eine Abänderung der in Fig. 3 und

Fig. 5 eine Abänderung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung, bei welcher die elektrische Vorrichtung durch eine mechanische ersetzt ist.

A veranschaulicht einen der beiden Cylinder einer Luftpumpe, dessen Kolben C vermittelst einer Kolbenstange C¹ und Pleuelstange C³ auf der Kurbelwelle C⁴ durch eine auf letztere aufgekeilte Riemscheibe E und Riemen, Band, Kette oder dergl. von der Welle der Maschine aus bethätigt wird, deren Geschwindigkeit regulirt werden soll.

Die aus den Luftpumpen durch Rohr K austretende Luft strömt, nachdem sie die später zu beschreibende Regelungsvorrichtung passirt hat, durch Rohr O in den Cylinder L (Fig. 2). M ist der Kolben mit seiner Stange M¹ in genanntem Cylinder. Die von. einer unter Druck stehenden Feder N umgebene Kolbenstange Ai¹ ist derart eingerichtet, dafs sie den Kolben so lange vordrückt, bis die Kraft der Feder von der durch Rohr O eintretenden und auf die Kolbenflä'che wirkenden Druckluft aufgehoben wird. Die Kolbenstange M¹ kann, wenn die Construction der Maschine dies zuläfst, in den Packungsdeckel eines auf dem Dampfrohr der Maschine angeordneten Absperrventiles eintreten, wenn aber der Regulator infolge örtlicher Verhältnisse in gröfserer Entfernung vom Dampfrohr angebracht werden mufs, so ist die Kolbenstange M¹ des Regulircylinders mit Steuerungshebeln oder dergl. zu versehen, welche ein entsprechendes, in die Druckleitung der Maschine eingeschaltetes Regulir.ventil bethätigen, entweder zum Handhaben einer Bremsvorrichtung, oder eines Umschalters in Verbindung mit einer elektrischen Installation. O·² stellt ein Sicherheitsventil dar.

Fig. 3 veranschaulicht eine mit dem vorbeschriebenen Apparat verbundene Regulirungsvorrichtung der Geschwindigkeit für Dynamomaschinen einer elektrischen Lichtanlage. Diese Vorrichtung besteht aus einem festen Rahmen P, in welchem das mit dem Rohr K communicirende Dampfrohr O gelagert ist. Dieses Rohr hat eine oder mehrere dreieckig gestaltete Auslafsöffhungen O¹ und mündet in einen als

Nebenventil dienenden cylindnschen Behälter Q. Dies Ventil sitzt auf einer mit Schraubengewinde versehenen Stange Q.¹, welche mit ihrem Ventil durch Verschiebung die dreieckigen Auslässe O¹ regulirt. Die Bewegung dieser Stange und demgemäfs das Entweichen des Druckmediums durch den Auslafs O¹ wird durch einen Hebel R bewirkt, dessen Hängelager R¹ mit seinem oberen Ende auf dem festen Balken P und mit seinem Fufse auf dem Hebel R entlang zu gleiten vermag, wobei derselbe in jeder beliebigen Lage auf dem Hebel und dem Balken vermittelst Stellschrauben R² R³ festgestellt werden kann. Hebel R schwingt um Stifte R⁵ in dem gegabelten Ende des Lagers R¹ und legt sich gegen die Hülse J?⁴ an. Mit dem Hebel R ist ein Magnetkern S auf- und niederstellbar verbunden, der einerseits bei S¹ mittelst Universalgelenkes mit einer Schraubenspindel S² in Verbindung ist; die Lage des Kernes wird durch Schrauben S³ bestimmt. Kern 5 ist theilweise von einer Wickelung £⁴ umgeben, die auf einer Platte S⁵ ruht, an welcher die Klemmen S⁶ S⁶ für die Leitungsdrähte vom Hauptstrom oder dem Umschalter der Dynamomaschine her angebracht sind. Die Wickelung S⁴ ist mit einem Stöpsel 5⁷ versehen, welcher dazu beiträgt, den Kern S anzuziehen und durch Auf- oder Abwärtsschrauben in der Stützplatte zum Kern S beliebig verstellt werden kann.

Hebel R besitzt eine Sicherheitsvorrichtung, welche denselben, sowie die Stange Q¹ und Ventil Q. derart bethätigt, dafs sie den Auslafs O¹ schliefst, das Entweichen von Luft an den Pumpen verhindert und den Druck auf den Kolben M im Cylinder L so vermehrt, dafs der Kolben vorwärts gedrückt und der Dampf zum Motor abgesperrt wird. Diese Sicherheitsvorrichtung besteht aus einer Feder T, welche an dem Hebel R mittelst Schraubenspindel und Schrauben stellbar befestigt ist. Das andere Ende der Feder ist mittelst Stiftes oder Hakens T² in den Schlitz eines Rahmens T¹ eingehängt und hält somit den Hebel vermittelst der Feder, Der Haken T² ist mit seinem Arm T³ drehbar am Hinterende des Balkens P befestigt. Am Hebel R ist eine senkrechte Stange Tⁱ stellbar angeordnet und so eingerichtet, dafs sie mit dem vorstehenden Arm T^ä, dessen Entfernung durch Schraube T⁵ justirbar ist, in Berührung kommt. Das andere Ende R⁶ des Hebels R ist gegabelt; die Arme der Gabel umschliefsen die Stange Q¹ zwischen den Schraubenmuttern Q³ und Q⁴, wodurch das Gabelende des Hebels in entsprechender Höhe auf der Stange Q¹ eingestellt werden kann. P¹ ist ein Ansatzarm am Rahmen P, durch den das untere Ende der Stange Q.¹ hindurchgeht. P² stellt eine Stellschraube dar, die dicht gegen die Stange Q¹ zu schrauben ist, damit diese, wenn erforderlich, unbeweglich wird, wie z. B. wenn sie nicht unter dem Einflufs des Hebels R steht.

Durch das Emporschnellen des Hebels R wird die Feder T zwar aus ihrem Haken gelöst, jedoch fällt unmittelbar darauf das betreffende Ende des Hebels, durch das Gewicht des Solenoidkernes veranlafst, abwärts und die Hülse Q. wird derartig gehoben, dafs ein Schliefsen der Auslafsöffnung O¹ erfolgt. Es liegt auf der Hand, dafs bei vollständiger Entlastung der Maschine die Auslafsöffnung O^λ geschlossen werden mufs, so dafs der Druck des Druckmediums in dem Cylinder L steigt und das Ventil schliefst. Wenn dagegen die Auslafsöffnung O¹ freigegeben, d. h. geöffnet würde, so ginge die Maschine durch.

Eine andere Vorrichtung zum Feststellen, der Stange Q.¹ und Begrenzen des Weges derselben besteht aus einem in den Führungsarm P¹ eingeschraubten Schraubbolzen P³ mit Kopf P⁴ und Schraubenmutter P⁵. Dieser Bolzen P³ und die auf diesem sitzende Mutter P⁵ können so eingestellt werden, dafs die Muttern Q³ und Q⁴ zwischen dem Kopf P⁴ und der Mutter P⁵ derart gehalten werden, dafs die Stange Q.¹ sich nicht über die im Voraus bestimmte Grenze hinaus ab¹ und aufwärts bewegen kann.

Durch das Feststellen der Stange Q¹ bei theilweise geöffnetem Auslafs O¹ dient die Vorrichtung zur Regelung jeder gewünschten gleichmäfsigen Ganggeschwindigkeit von Motoren und sonstigen Maschinen.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung ist der Hebel R weggelassen und der Magnetkern oder das Solenoid direct mit der Stange Q.¹ verbunden, welche das Ventil Q. bethätigt. In diesem Falle ist das Gewicht des Ventiles Q., der Stange Q.¹ und des Kernes S durch eine Feder Q.⁵ ausgeglichen, deren oberes Ende gegen die Stellmutter Q⁴ und deren unteres Ende gegen den Arm P¹ gestützt ist. Die Feder Q.¹ dient zur genauen Einstellung der Wirkung und des Hubes der Feder Q.⁶ und des Ventiles ζ). Da bei dieser Anordnung der Hebel R fortfällt und das Schliefsen der Auslafsöffnung O¹ durch die Abwärtsbewegung des Magnetkernes S und Ventiles Q bewirkt werden mufs, so ist die Stellung der Auslafsöffnung O¹ umgekehrt, wobei das Schliefsen durch den oberen Rand eines auf der Seite des Ventiles Q. angebrachten Schlitzes Q⁷ ausgeführt wird.

Fig. 5 zeigt eine Regulirvorrichtung, welche besonders für den Gebrauch bei Schiffsmaschinen bestimmt und derartig eingerichtet ist, dafs sie bei veränderten Bedingungen stets wirksam eingestellt werden kann, d. h. bei

Fahrt gegen den Seegang von vorn, querein oder von hinten."

Bei solcher Anordnung besteht die Vorrichtung aus einem mit den Luftpumpen durch das Rohr O verbundenen Cylinder U. In demselben befindet sich ein Schieber U¹, der die Oeffnung zum Kanal O regulirt. Am Schieber U¹ sitzt ein Rohr Z7², das durch ein Loch im Deckel U³ des Cylinders hindurchgeht. Dies Rohr ist zwischen dem Cylinderdeckel V^s und dem Schieber U¹ mit einer Spiralfeder C/⁴ umgeben, welche den Schieber nach vorn geschoben, d. h. in der Zeichnung nach links hält, bis, der Luftdruck aus den Pumpen die Wirkung aufhebt. £/⁵ sind Anschläge zur Begrenzung des Schieberweges in jeder der beiden Richtungen. Das Rohr U² hat eine dreieckige Auslafsöffnung C/⁶, deren Oeffnungsweite durch einen Kolben W regulirt wird, der durch eine Stange C/⁹ mit einem in dem offenen Ende des Rohres U² eingeschraubten Stöpsel U¹⁰ verbunden ist. U^s ist eine Ablafsöffnung. Diese Vorrichtung kommt bei Schiffsmaschinen in Anwendung, wenn die mit dem neuen Regulator versehenen Schiffe durch querein oder von hinten kommenden Seegang fahren; läuft das Schiff jedoch gegen Seegang von vorn, so wird eine Vorrichtung mit solchen Theilen benutzt, wie sie in Verbindung mit der beschriebenen elektrischen Einrichtung vorgesehen sind, pnd zwar besteht diese aus einem Zweigrohr O³, welches mit dem Cylinder U verbunden ist und eine dreieckige Auslafsöffnung O¹ besitzt, welche durch einen Schieber Q in gleicher Weise geregelt wird, wie dies bereits in Verbindung mit der elektrischen Einrichtung der Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Ein Hängelager, ähnlich dem in den Fig. 3 und 4 mit R¹ bezeichneten, wird auch hier angewendet", hinzu kommt noch eine vom Hebel R herabhängende und mit Kugel "VF¹ beschwerte Stange W. Diese letztere gleitet mit dem Lager R¹ auf dem Hebel R derart, dafs der Raum für den Weg des gegabelten Endes des Hebels jR und demzufolge die Bewegung des Schiebers Q. verringert oder vergröfsert wird. Die Kugel W kann durch die Mutter W² in die Höhenlage beliebig eingestellt werden. Kugel und Stange bilden ein Pendel, das durch die Bewegung des Schiffes in Schwingung versetzt und infolge dessen das gegabelte Ende des Hebels auf- und abbewegt, wodurch die Stange Q.¹ und Ventil Q derart bethätigt werden, dafs der Auslafs O¹ sich öffnet bezw. schliefst.

In dieser Weise regulirt die schwingende Bewegung des Pendels den auf den Kolben M im Cylinder L wirkenden Luftdruck und bewirkt die Bethätigung eines Drosselventilhebels derart, dafs jedem Leergang der Maschine und der Schraube während des Stampfens des Schiffes bei Seegang von vorn vorgebeugt wird.

Die Vorrichtung functionirl wie folgt: Nehmen wir an, dafs der zur Regelung des Motors einer elektrischen Betriebsanlage verwendete Regulator mit der in Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung verbunden ist. Die Luftpumpen, welche von der Maschine bethätigt werden, deren Geschwindigkeit regulirt werden soll, saugen die Luft ein und führen sie in das Rohr bezw. den Kanal K und weiter zum Cylinder L. Die Menge des durch den Auslafs O¹ entströmenden Druckmediums während dessen Einwirkung auf den Kolben M wird durch die Verminderung oder Vermehrung der Belastung bezw. der Anzahl der Lichtstellen regulirt; z. B. wird eine Anzahl von Lichtstellen plötzlich eingeschaltet, so geht ein schwächerer Strom durch die Solenoidspirale S*, wodurch auf den Kern S eine geringere Anziehungskraft übertragen wird, was der Feder T ermöglicht, das eine Ende des Hebels zu heben, so dafs das .Schieberventil Q. sich senkt und den Auslafs O¹. öffnet. Infolge dessen findet ein vermehrter Austritt von Prefsluft durch O¹ und demzufolge ein verminderter Druck auf den Kolben M statt, der nun durch den Druck der Feder 2V, welche die Kolbenstange iV¹ umschliefst, vorwärts geschoben, durch die letztere das Drosselventil der Maschine oder des Motors öffoet, was den schnelleren Gang derselben und somit auch den der. Dynamomaschinen veranlafst.

Bei Ausschaltungen tritt die umgekehrte Wirkung ein.

Würde infolge Riemenbruches, Bruches der Leitung oder aus anderen Ursachen der Strom plötzlich abgeschnitten, so kommt die in Fig. 3 veranschaulichte Sicherheitsvorrichtung zur Verhinderung des überschnellen Ganges der plötzlich entlasteten Maschine in Thätigkeit. In solchem Falle läfst die Anziehungskraft des Kernes S nach, die Feder T drückt den Hebel R hoch und damit die Stange T*, die nun gegen den Arm T^s stöfst und den Haken T² vom Gestell T¹ abhebt, wodurch das Ende des Hebels R infolge Schwerkraft herabfällt und die Auslafsöffnung O¹ schliefst. Hierdurch wird der Druck der Luft auf Kolben M vermehrt, letzterer und Stange M zurückgedrückt, so dafs das Drosselventil geschlossen wird und die Maschine zum Stillstand gelangt.

Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Anordnung wirkt die Feder Q.⁵ und Auslafs O¹ als Sicherheitsvorrichtung in folgender Weise: Ist der elektrische Strom - aufgehoben und die Zugkraft des Kernes S hört auf, so hebt die Feder Q.⁵ das Schieberventil Q. und letzteres schliefst den Auslafs O¹ und veranlafst somit ein Stillstehen der Maschine.

Wenn der vorliegende Regulator bei Schiffsmaschinen angewendet wird, so benutzt man den in Fig. 5 dargestellten Apparat. Steuert das Schiff durch seitlich kommenden oder von hinten folgenden Seegang, so wird der Auslafs O¹ durch die Schieberstange Q¹ und Schieber Q durch eine Stellschraube P² oder Stellstift P³ festgestellt. Die aus den Pumpen kommende Luft tritt nun in den Cylinder U durch Rohr O, nachdem der Kolben U¹ so eingestellt ist, dafs die Ausströmung durch den Auslafs U⁶ eine gleiche Luftmenge herauslä'fst wie diejenige, welche durch die Luftpumpen aufgesaugt wird, wenn die Maschine bei dem vorher bestimmten Geschwindigkeitsmaximum arbeitet. Zu derselben Zeit wird das Schieberventil U¹ durch die Feder Z7⁴ derart vorgedrückt gehalten, dafs der Durchgang zum Rohr O und Cylinder L geschlossen bleibt. Soll die Maschine noch über eine solche Geschwindigkeit hinaus in ihrem Gange beschleunigt werden, so wird die Luft direct durch die Luftpumpen aufgesaugt, so viel als der Auslafs der Oeffnung C/⁶ zulä'fst, so dafs die auf den Kolben U¹ und Ventil U¹ wirkende Luft das letztere so zurückdrückt, dafs der Durchgang im Rohr O sich öffnet, wonach die Prefsluft einen Druck auf die Kolbenflä'che M im Regulircylinder L ausübt und den Kolben M und seine Stange derart nach hinten drückt, dafs das Drosselventil der Maschine, welches mit der genannten Kolbenstange M¹ verbunden ist, vollkommen geschlossen wird; sollte durch irgend welche Veranlassung die Maschine dennoch in erhöhtere Eile übergehen, so wird der Kolben M im Cylinder L in solcher Weise zurückgedrückt, dafs das Drosselventil des Dampfrohres sich sofort schliefst.

Die Spannung der Feder Uⁱ mufs natürlich :S0 eingestellt sein, dafs das Schieberventil U¹ pro i qcm einen gröfseren Widerstand leistet als die Feder 2V¹ im Cylinder L. Kehrt die Maschine zu ihrer normalen Geschwindigkeit zurück, so geht das Schieberventil U¹ infolge des verringerten Luftdruckes im Cylinder L wieder vor, wobei sie den Durchgang aus dem Rohr O zur Auslafsöffnung U^s öffnet, was die Ausströmung der Luft aus dem Cylinder L gestattet.

Fährt das Schiff einer von vorn kommenden See entgegen, so mufs die Auslafsöffnung £/^e durch den Kolben U⁷ geschlossen und der Sperrstift P² bezw. P³, je nach Lage des Falles, von der Ventilstange Q¹ freigemacht werden; wenn das Schiff stampft, so kann das Pendel W derart frei schwingen, dafs das Schieberventil Q. bewegt und das Oeffnen und Schliefsen der Auslafsöffnung O¹ geregelt wird. Wenn z. B. der Stern des Schiffes aus dein Wasser hervorragt, so nimmt das Pendel eine solche Stellung ein, dafs der Hebel R zum Schliefsen der Oeffnung O¹ bethätigt wird, wodurch die Ausströmung der Luft verhindert und diese gezwungen wird, so auf den Kolben M zu wirken, dafs das Drosselventil in der beschriebenen Weise sich schliefst; bei der entgegengesetzten Bewegung des Schiffes öffnet das Pendel den Auslafs O¹ genau in der für die Ausströmung erforderlichen Ausdehnung, damit nur so viel Luft ausströmen kann, als im Maximum für die vorher bestimmte Geschwindigkeit und nicht mehr vorgesehen war; dies wird durch die besondere Einstellung des Sperrstiftes P³ und der darauf befindlichen Mutter P⁵ regulirt. Man sieht hieraus, dafs die Wirkung des Pendels W W¹ gleichzeitig den Kolben M und damit durch Stange M¹ das Drosselventil der Maschine bethätigt, wodurch jede unvorhergesehene Vermehrung der Geschwindigkeit verhindert bezw. derselben vorgebeugt wird, sobald die Schraube nicht genügend vom Wasser umgeben ist.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Regulator für. Schiffsmaschinen, Elektromotoren und dergl., gekennzeichnet durch eine direct oder indirect mit der betreffenden Maschine verbundene Luftpumpe, von welcher die in derselben erzeugte Druckluft einem Cylinder (L) zugeführt und' dessen unter Federdruck stehender Kolben hierdurch derart bethätigt wird, dafs des letzteren, in geeigneter Weise mit einem Drosselventil oder dergl. in Verbindung stehende Kolbenstange (M¹) dieses Ventil je nach der Stärke der Druckluft theilweise oder auch ganz absperrt.

2. Ein Regulator nach Anspruch 1 mit einer zwischen der Luftpumpe und dem Cylinder (L) eingeschalteten Sicherheitsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine im Rohr (O) vorgesehene, dreieckig ausgebildete Auslafsöffnung (0¹), welche mittelst einer vertical verstellbaren Hülse (Q_) geöffnet bezw. verschlossen werden kann, wobei die verticale Verschiebung der Hülse durch einen drehbar gelagerten Hebel (R) in der Weise bewirkt wird, dafs ein mit dem einen Schenkel des Hebels (R) in Verbindung stehender Elektromagnet (S) je nach der herrschenden Spannung mehr oder weniger stark angezogen wird, so dafs der in geeigneter Weise mit der Hülse (Q) verbundene Hebel (R) einen entsprechenden Ausschlag erfährt, und dafs bei Stromunterbrechung, also vollständiger Entlastung der Betriebsmaschine, nach dem Lösen einer Feder (T) der entsprechende Arm des Hebels (R) fällt und die Auslafsöffnung (O¹) schliefst.

Eine Abänderung der unter 2. gekennzeichneten Vorrichtung;, darin bestehend, dafs der Elektromagnet (S) direct mit der vertical verschiebbaren Hülse (Q) verbunden ist und somit die auftretenden Spannungsdifferenzen der elektrischen Leitung direct auf die Hülse und die Auslafsöffnung überträgt.

Eine Abänderung der unter 2. gekennzeichneten Vorrichtung, darin bestehend, dafs der Elektromagnet (S) durch einen den Schwankungen einer SchifFsmaschine bezw. des gesammten Schiffes folgenden Gewichtshebel (W) ersetzt ist, dessen Bewegungen auf die Hülse (Q) und die Auslafsöffnung übertragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.