DE309051C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 309051 ~™ KLASSE 60. GRUPPE

EDMOND FULPIUS in GENF.

einer Kraftmaschine.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Mai 1917 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft einen Fliehkraftgeschwindigkeitsregler zur Steuerung eines hydraulischen Servomotors.

Es sind schon Fliehkraftgeschwindigkeitsregler bekannt, bei welchen der durch die regelnde Fliehmasse Oder regelnden Fliehmassen entwickelten Fliehkraft eine Kraft das Gleichgewicht hält, welche mit _y den verschiedenen Spannungen einer Feder sich ändert; diese Änderung kann zwar so geschehen, daß der Abstand der Fliehmassen von der Achse, um welche sie sich drehen, und somit ihr Trägheitsmoment dieselben bleiben, welches auch die Betriebsgeschwindigkeit des Reglers innerhalb gegebener Grenzen sei.

Nun unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch von den anderen, daß diese Kraft teilweise oder ganz durch einen hydraulischen Druck geliefert wird, dessen Wert durch

ao die Beanspruchung dieser Feder bestimmt wird, die einerseits der Einwirkung eines von den Bewegungen der Fliehmassen hydraulisch abhängig gemachten Gliedes, andererseits der Einwirkung eines zweiten Gliedes unterworfen ist, welches von den Bewegungen des Servomotorkolbens bzw. der Tourenverstellungsvorrichtung mechanisch abhängig gemacht ist. Die beiden auf die Feder einwirkenden Glieder können demselben hydraulischen Druck auf je einer Seite ausgesetzt sein, und zwar so, daß diese einseitigen Drücke sich einander aufheben.

Die Feder kann in bekannter Weise dadurch den hydraulischen Druck bestimmen, daß sie eine kleinere oder größere Drosselung einer Durchflußöffnung bewirkt; ;in diesem Falle kann in wenigstens eine der beiden Leitungen für die Zu- und Abführung der Druckflüssigkeit eine Reglervorrichtung eingeschaltet werden, mittels welcher die WirkUngsgeschwindig- keit des Reglers unabhängig von der durch die Feder bewirkten Regelung, des hydraulischen Druckes geregelt werden kann.

Die Fliehmassen können mit einem Kolben verbunden werden, auf welchen der oben erwähnte hydraulische Druck einwirkt.

Beiliegende Zeichnung stellt beispielsweise zwei Ausführungsformen des Reglers: dar, und zwar sind Fig. 1 und 2 schematische Längsschnitte, dieser Ausführungsformen. '

Nach Fig. 1 ist eine von einem auf der Zeichnung nicht gezeigten Riemen betätigte Riemenscheibe 1 mittels zweier Drehzapfen 3,3¹ drehbar in den Lagern 4, 4¹ gelagert. Sie enthält in ihrem Innern einen Zylinder 2, dessen Achse radial zur Scheibe angeordnet ist und der einen Kolben 5 besitzt, der eine der Fliehkraft unterworfene, regelnde Masse darstellt und ein Stück bildet mit einem Kolbenschieber 7, welcher den Ein- und Austritt

einer' Druckflüssigkeit im Servomotor 19-20 regelt. Zu diesem Zweck teilt Schieber 7 den Zylinderraum in zwei Kammern 6, 6¹, welche die eine durch einen Kanal 13 und durch eine innere, ringförmige Rinne 9 des Lagers 4 mit einer Druckflüssigkeitsleitung. 17 und die andere durch einen Kanal 14 im Zapfen 3 und eine innere ringförmige Rinne 10 des Lagers 4 mit einem Ausflußrohr 18 in ständige Verbindung gesetzt sind. Andererseits ist Schieber 7 so angeordnet, daß er die eine oder die andere dieser Kammern 6, 6¹ mit einer im Innern des Zylinders 2 angeordneten Rinne 8 in Verbindung setzen oder irh Ruhezustand diese überdecken kann.

Rinne 8 steht durch einen T-förmigen Kanal 15 im Zapfen 3¹ und durch eine ringförmige Rinne 11 im Lager 4¹ mit einem Rohr 19¹ und dadurch mit dem einen Zylinderende des

ao Servomotors 19-20 in ständiger Verbindung. Das andere Zylinderende 19 steht in ständiger Verbindung mit der vom Regler unabhängigen Druckflüssigkeitsleitung 17. Der Differentialkolben 20 dieses Zylinders 19 ist durch einen Lenker 28 an einen Winkelhebel 29 angeschlossen,, welcher eine Vorrichtung zur Regelung des auf der äußeren Kreisfläche des Kolbens 5 in Zylinder 2 herrschenden Druckes betätigt. Es ist nämlich der dieser Fläche gegenüberliegende Raum durch einen in Riemenscheibe 1 und Drehzapfen 3¹ ausgesparten Kanal 16 und durch eine ringförmige Rinne 12 des Lagers 4¹ und durch ein Rohr 21 mit dem unteren Ende des Zylinders 22 verbunden. Daselbst fließt auch ständig Druckflüssigkeit aus der Leitung 17 durch. Verändert sich der Druck in diesem Teile, so verändert sich auch der Druck im Zylinder 2 und dadurch die wirksame Fliehkraft, welche Kolben 5 und Schieber 7 veranlaßt, ihre Ruhestellung zur Absperrung der Verbindung zwischen den Kammern 6, 6¹ und Kanal 15 einzunehmen. Der Druck im unteren Teil von Zylinder 22 wird durch eine Nadel 25 geändert, welche den Austritt der Flüssigkeit durch ein Rohr 24 regelt und mit dem im Zylinder 22 arbeitenden Kolben 26 starr verbunden ist. Die in der Einleitung erwähnte Feder 33 ist zwischen diesen Kolben 26 und einen zweiten, ebenfalls im Zylinder 22 angeordneten Kolben 27 eingeschoren, und dieser Kolben ist mit einer Stange 30 versehen, welche in 30¹ mit einer mittels eines Handrades 30³ betätigten Schraubenspindel 30² gelenkig verbunden ist. Schraubenspindel 30² ist mit einer am einen Arm des Winkelhebels 29 drehbar gelagerten Mutter 31 versehen, während der andere Arm des Winkelhebels mit dem Kolben 20 in Verbindung steht. Mutter 31 ist in einer Gleitbahn 32 des einen Winkelhebelarmes verschieb-. bar gemacht, so daß das Verhältnis der Kolbenhübe von Kolben 20 und 27 verändert werden kann. Außerdem bewirkt man durch Drehen der Spindel 30² in Mutter 31 eine Verstellung der beiden Kolben 26; 27 im Zylinder 22 und dadurch eine Einstellung der Nadel 25 für eine bestimmte Stellung des Kolbens 20.

Die obere Kammer des Zylinders 22 ist durch ein Rohr 34 mit dem Rohr 21 verbunden, so daß durch die Kolben 26, 27 und Feder 33 keinerlei Wirkung ausgeübt wird auf Kolbenstange 30, Hebel 29 und Stange 28.

In· der Druckleitung 17 ist vor dem Zylinder 22 noch eine Drosselvorrichtung 23 eingeschaltet, damit sich in bekannter Weise der Eintritt der Druckflüssigkeit in den Zylinder regeln läßt.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt: ,

Die mittels in der Zeichnung nicht gezeigten Riemens beispielsweise von einer Turbine aus betätigte Scheibe 1 dreht sich> mit einer den in Fig. ι dargestellten Gleichgewichtszustand ergebenden Betriebsgeschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit entspricht einer bestimmten Belastung der Turbine, d. h. einer bestimmten Stellung des Kolbens 20 des Servomotors 19-20, welcher mittels der Stange 28 und des¹ auf einer Welle 29¹ aufgekeilten Winkelhebels 29 die Turbinenöffnung steuert. In dieser Gleichgewichtslage nimmt unter dem Einfluß der Fliehkraft Kolben 5 im Zylinder 2 eine solche Stellung ein, daß Kolbenschieber 7 die Hohlkehle 8 ganz abschließt und Kolben 20 in der eingenommenen Stellung stillsteht, da der auf seiner rechten Seite herrschende Druck sich nicht ändern kann und der auf seiner linken Seite herrschende Druck gleichbleibt. Der im Raum am Umfang des Zylinders 2 herrschende Flüssigkeitsdruck hält der auf Kolben 5 sich äußernden Fliehkraft das Gleichgewicht. Dieser Druck entspricht demjenigen im Unterteil von Zylinder 22, welcher durch die mehr oder weniger große, von der Nadel'25 frei gelassene Durchgangsöffnung bestimmt wird. Diese Einstellung der Vehtilnadel wird aber durch die Größe der Zusammendrückung der Feder 33 bestimmt, d. h. durch die jeweilige Lage ihres unteren Endes mit Bezug auf KoI-ben 20, welche Zusammendrückung durch das Vorhandensein der Nadel veranlaßt wird und sich gleichzeitig auf beide Kolben 26 und 27 durch das Rohr 34 hindurch, äußert.

Kolben 20 des Servomotors 19-20 wird für eine andere, beispielsweise höhere Betriebsgeschwindigkeit eine andere Stellung einnehmen, und zwar mehr nach rechts verschoben sein, einer geringeren Belastung der Turbine entsprechend. Das macht, daß Feder 33 etwas stärker zusammengedrückt wird, und daß Nadel 25 die Ausflußöffnung 24 etwas mehr ab-

schließt als früher, um einen Flüssigkeitsdruck zu bewirken, welcher der der neuen Betriebsgeschwindigkeit entsprechenden größeren Fliehkraft das Gleichgewicht hält. In diesem neuen Betriebszustand nimmt Kolbenschieber 5 wiederum seine Ruhestellung ein, indem er die Hohlkehle' 8 ganz absperrt und Kolben 20 stillstellt.
Ganz gleich verhält es sich bei andern Betriebsgeschwindigkeiten. Aus dem Vorstehenden geht wohl zur Genüge hervor, daß für alle Betriebsgeschwindigkeiten, für welche der Regler verwendet werden kann, der Druck am Umfang des Zylinders 2 so gewählt wird, daß Kolben 5 stets dieselbe Lage im Zylinder einnimmt; folglich bleiben sowohl sein Abstand von der Drehachse als auch sein Trägheitsmoment stets gleich für irgendeine Stellung des Kolbens 20 im Servomotor 19-20.

Vermindert sich die Geschwindigkeit der Scheibe 1 infolge einer Mehrbelastung der Turbine, so vermindert sich die im Kolben 5 wirksame Fliehkraft. Der durch die Feder 33 in der äußeren Zylinderkammer hervorgerufene Druck nimmt überhand und verschiebt den Kolben 5 gegen die Drehachse hin. Dadurch deckt der Kolbenschieber 7 die Hohlkehle 8 ab und setzt die an die Druckleitung 17 angeschlossene Kammer 6 mit Rohr 19¹ in Verbindung, so daß Kolben 20 sich von rechts nach links bewegt und die Turbine mehr geöffnet wird. Da die Bewegungen des Kolbens 27 von den Bewegungen des Kolbens 20 abhängen, wird die Zusammendrückung der Feder 33 etwas kleiner und dadurch eine kleine Aufwärtsbewegung der Kolben 26, 27 und der Nadel 25 verursacht und die Austrittsöffnung 24 etwas weiter geöffnet. Der Flüssigkeitsaustritt erfolgt leichter, der Druck im unteren Teil des Zylinders 2 nimmt ab, wodurch Kolben 5 wieder veranlaßt wird, seine Ruhestellung einzunehmen, wo Kolbenschieber 7 jede Verbindung zwischen Kammer 6 und Kanal 15 absperrt. Vergrößert sich die Geschwindigkeit der Turbine infolge einer Verminderung der Belastung, so verschiebt sich der durch die vergrößerte Fliehkraft beeinflußte Kolben 5 nach außen und bewirkt mittels der Druckflüssigkeit ein Zusammendrücken der Feder 33. KoI-benschieber 7 setzt Kammfer 6¹ und Ausflußrohr 18 mit Kanal 15 und der rechten Kammer des Zylinders 19 in Verbindung, etwas Flüssigkeit tritt aus dieser Kammer aus, und Kolben 20 yerschiebt sich von links nach rechts, um die Turbine mehr oder weniger zu schließen. Die Kolben 26, 27, welche von der Kolbenbewegung 19 abhängig sind, sinken und nähern die Nadel 25 ihrem Sitze; dadurch vergrößert sich der Druck im Raum 22. Es äußert sich diese Druckzunahme auch in der äußeren Kammer von Zylinder 2 und bringt Kolben 5 wieder in seine Ruhelage zurück. Sowie dieser Kolben bei der Bildung des der neuen Betriebsgeschwindigkeit entsprechenden Gleichgewichtszustandes diese Lage erreicht hat, hört auch die-Druckzunahme auf.

Bei dieser ersten Ausführungsform wird die veränderliche Kraft, die der durch den Kolben 5 entwickelten Fliehkraft das Gleichgewicht hält, ausschließlich durch den hydraulisctien Druck im Räume 2 geliefert, dessen Wert durch die Spännung der Feder 33 bestimmt wird.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß für eine bestimmte Stellung des Kolbens 20 des Servomotors verschiedene Betriebsgeschwindigkeiten bestehen können, wenn die Zusammendrückung der Feder 33 mehr oder weniger verändert wird. Es kann dies mittels Handrades 30³ geschehen. Auch' kann der Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers verändert werden, d. h. der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Voll- und Leerlauf der Turbine durch eine Veränderung des Längenverhältnisses der Winkelhebelarme 29, was mittels der Gleitbahn 32 bewerkstelligt werden kann.

Die Drosselvorrichtung 23 gestattet die nach 22 gelangende Flüssigkeitsmenge zu verändern und folglich auf die Wirkungsgeschwindigkeit des Reglers einzuwirken, unabhängig von der Regelung des Flüssigkeitsdruckes mittels Feder 33.

Kolben 26 ist' hydraulisch abhängig von' den Bewegungen der vom Kolben 5 gebildeten Reguliermasse, und Kolben 27 ist mechanisch abhängig von den'Bewegungen des Kolbens 20.

Der Servomotor 19-20 kann auch von einer andern Druckflüssigkeitsquelle aus, als der Leitung 17, gespeist werden.

Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 2) ,sind die regulierenden Fliehmassen i⁶ der Fliehkraftvorrichtung durch eine besondere Feder 34¹ in bekannter Weise verbunden, um bei der geringsten Betriebsgeschwindigkeit des Regulators der Fliehkraft dieser Gewichte das Gleichgewicht zu halten, damit die von der Feder 33 geleistete Kraft auf 1 den Unterschied zwischen der Fliehkraft bei größter und kleinster Betriebsgeschwindigkeit beschränkt werde. Die Fliehmassen wirken durch die Arme i^e auf eine Stange 7¹. Diese Stange nimmt an ihrer Umdrehung teil und ist mit den Kolbenschiebern 5¹, 5² und einem Kolben 5³ starr verbunden. Die Schieber haben genügende Breite, um in ihrer Ruhestellung die ringförmigen Hohlkehlen 8², 8¹, welche an der Innenwandung des Zylinders 4² ausgespart und bzw. mit den beiden Kammern des Zylinders 19 verbunden sind, völlig zu überdecken. Verschieben sich diese Schieber aus dieser Stellung nach links, so wird die Verbindung der rechten Kammer mit dem Austrittsrohr 18

und der linken Kammer mit der Druckleitung 17 hergestellt; wenn sie sich aber nach rechts verschieben, so wird die linke Kammer mit einem zweiten Austrittsrohr 18 und die rechte

'5 Kammer mit der Druckleitung 17 verbunden. Die unmittelbar rechts vom Kolben 5³ gelegene Kammer des Zylinders 4² steht ständig mit dem Austrittsrohr 18 in Verbindung und die links gelegene Kammer 21¹ ständig in Verbindung mit Zylinder 22, in welchen Druckflüssigkeit aus Leitung 17 eintreten. kann, um durch Rohr 24 wieder auszutreten. Im Zylinder 22 arbeiten zwei Kolben 27, 26, zwischen welchen eine auf Zug beanspruchte Feder 33 eingelegt ist, und Kolben 27 ist durch ein Universalgelenk mit einer Stange 30² verbunden.

Nadelventile 23, 24¹ gestatten den Eintritt und Austritt der Druckflüssigkeit gleichzeitig einzustellen und ebenso die Wirkungsgeschwindigkeit des Reglers unabhängig von der Regelung des durch, die Feder erzeugten hydraulischen Druckes.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt:

Es sei vorausgesetzt, daß sich die Fliehkraftvorrichtung mit einer durch den in Fig. 2 dargestellten Gleichgewichtszustand bestimmten Geschwindigkeit drehe. In diesem Gleichgewichtszustand ist die Stellung der beiden Kolbenschieber 5¹, 5², derart, daß sie die Hohlkehlen 8², 8¹ völlig überdecken und so die in den beiden Kammern des Zylinders 19 enthaltene Flüssigkeit völlig abschließen. Der auf die linke Kolbenseite 5³ wirkende Druck, vermehrt um die Wirkung der Feder 34¹, hält der Fliehkraftwirkung der Gewichte i⁵ das Gleichgewicht. Die Größe dieses Druckes wird genau bestimmt durch die Zusammendrückung der Feder 33 oder mit andern Worten durch die jeweilige Lage des Kolbens 27 gegenüber dem Kolben 26.

Für eine andere Betriebsgeschwindigkeit nimmt der Kolben 20 des Servomotors eine andere Stellung ein und ist die Zusammendrückung der Feder 33 eine andere, so daß der durch den Ausfluß aus der Hohlkehle 24^s und aus dem Rohr 24 unter dem Einfluß des Kolbens 26, der hier als Antriebsorgan dient, geregelte Flüssigkeitsdruck im gleichen Sinne geändert wird.

Wird die Geschwindigkeit des Reglers infolge einer Abnahme der Turbinenbelastung größer, so gehen die Fliehmassen i^B leicht auseinander, indem sie dabei durch Vermittlung der Hebel i⁶ die Kolbenschieber 5¹, 5² und den Kolben 5³ von rechts nach links bewegen ; 5¹, 5² decken die Hohlkehlen 8², 8¹ ab und erlauben somit der aus der Leitung 17 strömenden Druckflüssigkeit die linke Seite des Kolbens 20 zu erreichen, während die sich in der rechten Zylinderkämmer befindende Druckflüssigkeit durch das Rohr 18 entweicht. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 20 des Servomotors 19-20 von links nach rechts und schließt die Turbine mehr. Da aber der Kolben 27 von den Bewegungen des Kolbens 20 abhängig gemacht worden ist, so verschiebt er sich aufwärts im Zylinder 22 und ruft eine andere Spannung der Feder 33 hervor; diese Spannung wird auf den Kolben 26 übertragen, der sich in demselben Sinne bewegt und die Hohlkehle 24² etwas mehr zudeckt; dadurch wird der Druck, welcher in dem durch die Kolben 26, 27, 5³ bewegten Räume herrscht, größer und wirkt auf die linke Seite des letzten Kolbens stärker, wodurch die Fliehmassen i⁵, die Kolbenschieber 5¹, 5², der Kolben 5³ in die in der Fig. 2 angegebene Gleichgewichtslage zurückgebracht werden.

Falls eine Geschwindigkeitsverminderung infolge einer Zunahme der Turbinenbelastung vorkommt, so nähern sich die Fliehmassen i⁵ ihrer Drehachse und nehmen durch Vermittlung der Hebel i⁶ die Kolbenschieber 5¹, 5² und den Kolben 5³ von links nach rechts mit. Durch diese Bewegung werden die Hohlkehlen 8²,8¹ abgedeckt; die Druckflüssigkeit strömt in die rechte Kammer des Zylinders 19 des , Servomotors 19-20 ein, während die in der linken Kammer befindliche entweicht: Der Kolben 20 wird von rechts nach links verschoben und öffnet die Turbine weiter. Der Kolben 27, der von den Bewegungen des Kolbens 20 abhängig gemacht worden ist, führt eine abwärts gerichtete Bewegung aus und ändert somit die Spannung der Feder 33. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 26 in derselben Richtung und deckt die Hohlkehle 24^s etwas mehr ab. Der Druck der Flüssigkeit, die sich in dem durch die Kolben 26, 27, 5³ begrenzten Räume befindet, wird kleiner. Da dieser Druck kleiner wird, so erlaubt er den Fliehmassen i^B, den Kolbenschiebern 5¹, 5², dem Kolben 5 ihre ursprüngliche, in _ Fig. 2 veranschaulichte Gleichgewichtslage wieder einzunehmen.

Bei dieser zweiten Ausführungsförm wird der durch die regelnden Fliehmassen I^s entwickelten Fliehkraft durch eine veränderliche Kraft das Gleichgewicht gehalten, welche aus. zwei Teilen besteht: einerseits aus der Spannung der Feder 34¹, die für alle Betriebsgeschwindigkeiten dieselbe bleibt, andrerseits aus dem hydraulischen Druck, der auf den Kolben 5³ einwirkt und dessen Wert durch die Spannung der Feder 33 bestimmt wird.

Die Änderungen in der Betriebsgeschwindigkeit und in dem Statismus können auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden.

Diese erste Ausführungsform kann ebenfalls

mit einer Feder, wie 34¹, versehen werden, die teilweise der durch die Fliehmasse entwickelten Fliehkraft das Gleichgewicht hält.

Die Druckleitung 17 kann, anstatt durch eine vom Regler unabhängige Quelle, durch eine diesem Regler beigeordnete Pumpe gespeist werden, welche von dessen Triebwelle aus betätigt wird und beispielsweise mit dieser Welle koachsial angeordnet ist.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Fliehkraftgeschwindigkeitsregler zur Steuerung des hydraulischen Servomotors einer Kraftmaschine, bei welchem der durch die regelnde, mit einem Kolben verbundene Fliehmasse oder Fliehmassen entwickelten Fliehkraft eine Kraft das Gleichgewicht hält, welche teilweise oder ganz durch einen hydraulischen Druck, geliefert wird,

   a'o dadurch gekennzeichnet, daß diese Kraft durch die Beanspruchung einer Feder (33) bestimmt wird, die einerseits der Einwirkung eines von den Bewegungen der. Fliehmassen (5, 15) hydraulisch abhängig _l gemachten Gh'edes (26), andrerseits der Einwirkung eines zweiten Gliedes (27) unterworfen ist, welches von den Bewegungen des Servomotorkolbens (20) mechanisch abhängig gemacht ist, und daß die beiden auf die Feder (33) einwirkenden Glieder (26, 27) demselben hydraulischen Drucke auf je einer Seite ausgesetzt sind.
2. 2. Fliehkraftgeschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, bei welchem die Feder den hydraulischen Druck dadurch bestimmt, daß sie eine größere oder kleinere Drosselung einer Durchnußöffnung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in eine der beiden Leitungen für die Zu- und Abführung der Druckflüssigkeit in an sich bekannter Weise eine Reglervorrichtung (23, 24¹) eingeschaltet ist, mittels welcher die Wirkungsgeschwindigkeit des Reglers eingestellt werden kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.