DE649568C - Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen mit Druckoelhilfsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung' betrifft die selbsttätige Rieglung der Drehzahl von Kraftmaschinen unter Verwendung von Hilfsmotoren. Einrichtungen für diesen Zweck enthalten immer ein Organ zur Messung der Drehzahl der Kraftmaschine. Meist wird hierfür ein Pendel vierwendet, bei welchem die Fliehkraft umlaufender Massien im Gleichgewicht steht mit den Kräften ebenfalls mitumlaufender Federn. Mit Massen und Federn zwangsläufig verbunden ist die Reglermuffe, welche sich ebenfalls mitdreht und bei Störung des Gleichgewichtes sich, in axialer Richtung verschiebt. An der Pendelmuffe greift das nicht umlaufende Stellzeug des Reglers an, welches den Schalter für den. Hilfsmotor betätigt. Um stabiles Verhalten "der Einrichtung zu erzielen, muß bekanntlich außerdem eine Rückführung" der Bewegungen des Hilfs-

ao motors auf den Hilfsmotorschalter erfolgen, und zwar so, daß jeder·-Stellung· des Hilfs:- miotors eine bestimmte Drehzahl zugeordnet wird und umgekehrt.

Diese Rückführung kann in verschiedener Weise erfolgen, z. B. durch Verschiebung eines Drehpunktes im Stellzeug, wenn dieses als Hebel mit Gelenken ausgeführt ist. Es wird dann jeder Stellung des Hilfsmotors eine bestimmte Stellung der Muffe zugeordnet, hiermit aber auch eine bestimmte Drehzahl des Pendels und der Kraftmaschine, weil das Pendel statisch ist, d.h.. bei jeder Muffenstellung eine andere Gleichgewichtsdrehzahl hat. Es ist ferner möglich, zwischen die Welle der Kraftmaschine und die Spindel des Pendels ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung, z. B. einen Riementrieb mit kegeligen Riemenscheiben,-- einzuschalten und bei jeder Bewegung des Hilfsmotors das Übersetzungsverhältnis dieses Getriebes zwangsläufig zu verändern, etwa in der Weise, daß ein mit dem Hilfsmotor verbundenes Gestänge den Riemen auf den kegeligen Scheiben verschiebt. Auch auf diese Weise wird jeder Stellung des Hilfsmotors eine bestimmte Drehzahl der Kraftmaschine eindeutig zugeordnet und dadurch stabiles Verhalten erzielt.

Eine dritte Möglichkeit der Rückführung besteht darin, in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Hilfsmotors eine axial gerichtete Kraft von außen auf die Muffe auszuüben und dadurch das Gleichgewicht zwischen der Fliehkraft der umlaufenden Massen und der Kraft der Pendelfedern zu stören, so daß das Pendel eine andere Gleichgewichtsdrehzahl erhält. Auch auf diese Weise wird der für stabilen Betrieb erforderliche eindeutige .Zusammenhang zwischen Hilfsmotorstellung und Drehzahl erzielt.

Diese drei Verfahren sind in bezug auf die angestrebte stabilisierende Wirkung einander gleichwertig, doch bietet das letztgenannte, nach welchem die Rückführung durch eine axial auf die MuSe wirkende Kraft erfolgt, einen besonderen Vorzug in jenen Fällen, in welchen zur Erzielung eines absolut gleichförmigen Ganges ein nachgiebi-

gies Glied in die Rückführung eingeschaltet werden muß. Die Axialkraft, welche meist durch eine Feder erzeugt wird, kann, nämlich gleichzeitig dazu dienen, den Kolben der ÖI-bremse zu belasten und das allmähliche Abschlüpfen herbeizuführen. Auf diese Weise ist es ferner möglich, die Rückführung nicht durch ein Gestänge, sondern durch ein Rohr zu bewirken, indem der Zylinderraum der ίο Ölbremse künstlich röhrenförmig erweitert wird, so daß er den räumlichen Abstand vom Hilfsmotor zum Pendel überbrückt und das Rückführgestänge ersetzt. Man erspart somit sowohl die sonst erforderlichen mechanisehen Elemente der Isodromeinrichtung als auch das Rückführgestänge und vermeidet die mit diesen mechanischen Teilen verbundenen Nachteile, nämlich die Reibungswiderstände und die Gelenkspielräume mit ihrem störenden Einfluß auf den Reguliervorgang. Außer den Teilen Pendel, Hilfsmotorschalter und Rückführung wird bei den meisten Drehzahlreglern noch eine Einrichtung zur willkürlichen Verstellung der Drehzahl während des Betriebes angebaut. Diese kann ebenso wie die Rückführung am Stellzeug angreifen, d.h. einen Hebeldrehpunkt verschieben oder die Länge einer Stange verändern, oder sie kann auf ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung einwirken, durch welches die Pendelspindel von der Hauptwelle der Kraftmaschine aus angetrieben wird. Es ist aber auch möglich, die Drehzahl durch Einwirkung einer axial gerichteten Kraft auf die Muffe zu verstellen, d.h. das Gleichgewicht zwischen der Fliehkraft der umlaufenden Massen und der Kraft der Pendelfedern durch eine äußere Kraft auf die Muffe zu stören und dadurch eine andere Gleichgewichtsdrehzahl herzustellen.

Bekanntlich gibt es eine große Anzahl von Fliehkraftpendelkonstruktionen, bei denen der kinematische Zusammenhang zwischen den Umlaufmassen, den Federn xind der Muffe durch Gelenke, Schneiden, Wälzbogen oder Rollen hergestellt wird. Alle derartigen Konstruktionen haben die Eigenschaft, daß, wenn von außen axiale Kräfte auf die Muffe wirken, in den Gelenken, Schneiden o. dgl. Rei-So bungen entstehen, welche die Empfindlichkeit des Reglers vermindern und den Reguliervorgang verschlechtern. Es sind aber auch vollständig gelenklose Regler bekannt, z. B. das in der Zeichnung dargestellte Flachfederpendel 1, welches nur aus einigen Bandfedern besteht, die gleichzeitig als Umlaufmassen, als Federn und als kinematische Bindeglieder zur Muffe 2 dienen. Pendel dieser Art sind daher besonders dazu geeignet, axiale Kräfte an der Muffe aufzunehmen, weil sie durch beliebig große derartige Kräfte nicht unempfindlich werden können. Auch das infolge der Muffenbelastung auftretende Reibungsdrehmoment macht den Regler nicht unempfindlich, wenn die Bandfedern gegen Drehung genügend steif ausgeführt werden, so daß für die Mitnahme im Drehsinn keine Nuten und Federn o. dgl. erforderlich sind. Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß als Drehzahlmesser ein derartiges gelenkloses Flachfederpendel verwendet wird und daß sowohl die Rückführung als auch die Drehzahlverstellung durch Kräfte erfolgt, welche in axialer Richtung auf die Pendelmuffe wirken. Hierdurch wird gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen der Vorteil erreicht, daß an der ganzen Einrichtung kjein einziges Gelenk o.dgl. erforderlich ist, so daß jede Reibung sowie auch der geringste Spielraum vermieden wird. Die Präzision der Reglung ist daher besser als bei den bekannten Konstruktionen, die alle entweder im Pendel selbst, im Stellzeug, in der Rückführung oder in der Drehzahlverstellvorrichtung Gelenke, Schneiden o. dgl. aufweisen.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes.

ι ist das Flachfederpendel, welches des einfachen Antriebes wegen vorteilhaft mit liegender Achse angeordnet wird, 2 sejne Muffe. Über den Bügeln ist die Muffe 2 mit dem Steuerschieber 3 verbunden, der den Schalter für den hydraulischen Hilfsmotor 4 darstellt. Zu- und Abfluß des Drucköles beim Steuerschieber 3 erfolgt im Sinne der eingezeichneten Pfeile.

Mit der Kolbenstange des Hilfsmotors 4 ist einerseits der Kegel des Regulierventils 5 fest verbunden, welcher den Zufluß des Treibmittels zu der nicht dargestellten Kraftmaschine regelt. Andererseits trägt · die Kolbenstange einen Hilfskolben, der sich in dem Zylinderraum 6 dicht schließend bewegt und die Rückführung auf folgende Weise bewirkt : Die Räume 6 und 8 sowie das Verbindungsrohr 7 sind ganz mit öl gefüllt, so daß jede Verschiebung des Kolbens 4 eine entsprechende Verschiebung des Rückführkolbens 9 zur Folge hat. Zwischen dem Kolben 9 und dem Bügeln ist die Rückführ- ι to feder 10 eingespannt. Diese Feder übt je nach der Stellung des Kolbens 9 eine bestimmte Kraft auf den Bügel 11 und damit auf die Muffe 2 aus, wodurch die Gleichgewichtsdrehzahl des Pendels beeinflußt wird, und zwar in Abhängigkeit von der Stellung des Hilfsmotors 4. Der Kolben 9 hat in seinem Boden eine kleine Durchflußöffnung 14, welche bewirkt, daß die Spannung der Feder während und nach jedem Reguliervorgang allmählich verschwindet, so daß der Regler stets wieder genau zu der ursprünglichen

Drehzahl zurückkehrt. Der ₍ganze Raum 12 ist mit Öl gefüllt, und zwischen dem Rückführzylinder und der Pendelmufiie steht eine Scheidewand 13, welche das Abfließen des S Öles verhindert und dadurch die Gefahr beseitigt, daß bei Abwärtsbewegung des Kolbens 4 atmosphärische Luft durch die Öffnung 14 in den Raum 8 und in das Rohr 7 eingesaugt wird, wodurch das hydraulische Gestänge unstarr werden könnte.

An dem Bügel 11 ist weiter die Drehzahlfeder 15 befestigt, deren rechtes Ende mit dem Federteller 16 fest verbunden ist. Durch die Spindel 17 und die Mutter 18 kann die Spannung der Feder 15 entsprechend der gewünschten Drehzahl eingestellt werden. Die Feder 15 ist sowohl am Federteller 16 als auch am Bügel 11 gegen Vierdrehung gesichert und verhindert dadurch jede Drehung des Bügels 11 mit der Muffe 2 um die Achse des Pendels. An der Muffe 2 entsteht nämlich, weil sich das Pendel 1 dreht und die Muffe 2 stillsteht, ein Reibungsdnehmoment, dessen Größe von den jeweils ausgeübten Kräften der beiden Federn 10 und 15 abhängt. Dieses Drehmoment sucht die Muffe 2 samt dem Bügel 11 um die Pendelachse zu drehen, und um eine derartige Verdrehung zu verhindern, ist die Feder 15 an ihren beiden Enden gegen Verdrehung so gesichert, daß sie das Reibungsdrehmoment vom Bügel 11 auf den Federteller 16 übertragen muß. Dieses Reibungsdrehmoment, welches dadurch entsteht, daß sowohl die Rückführung als auch die Drehzahlverstellung durch Kräfte erfolgen, welche in axialer Richtung auf die Pendelmuffe wirken, wird . somit einerseits durch die Steifheit der Bandfedern des Pendels 1 auf die Antriebswelle übertragen, andererseits durch die gegen Verdrehung gesicherte Feder 15 auf den Federteller 16. Beide Abstützungen erfolgen somit in solcher Weise, daß keine Reibungen entstehen können, welche die Bewegung der Muffe in axialer Richtung hindern könnten. Die Belastung der Muffe kann somit be-■ liebig hoch gewählt werden, ohne die Empfindlichkeit des Reglers zu verschlechtern.

Wird beispielsweise durch Drehung der Spindel 17 der Feder teller 16 nach links verschoben, so entsteht an der Reglermuffe 2 eine ebenfalls nach links gerichtete Kraft, welche die Gleichgewichts drehzahl des Reglers erniedrigt. Die Anordnung kann so getroffen bzw. die Feder 15 so stark gewählt werden, daß die im ungespahnten Zustand geraden Bandfedern des Pendels 1 auch bei Stillstand der Maschine in die gezeichnete Gleichgewichtsstellung gebracht werden können, in welcher die Kanten des Steuer-Schiebers 3 sich decken.- Es ist somit hei dieser Anordnung möglich, die Drehzahl von ihrem höchsten Wert bis herab zum Stillstand vollkommen stetig einzustellen und die Kraftmaschine bei jeder beliebigen Drehzahl zwischen Stillstand und Höchstwert mit selbsttätiger Reglung zu betreiben.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehzahlregler für Kraftmaschinen mit Druckölhilfsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahlmesser ein gelenkloses Flachfederpendel angeordnet ist und daß sowohl die Rückführung der Hilfsmotorbewegung als auch die Drehzahlverstellung durch Federkräfte erfolgt, welche in axialer Richtung auf die Pendelmuffe wirken.

2. Drehzahlregler nach Anspruch 1 mit waagerechter Lage der Pendelachse und gleichachsig zum Pendel angeordnetem Rückführkolben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pendelmuffe und dem Rückführzylinder eine Scheidewand steht, welche das Abfließen des Öles aus dem Rückführzylinder verhindert.

3. Drehzahlregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Pendelmuffe wirkenden axialen Kräfte der Rückführung und der Drehzahlverstellung durch einen mit der Pendelmuffe fest verbundenen Bügel übertragen werden, welcher die öldichte Scheidewand oberhalb des Ölspiegels übergreift.

4. Drehzahlregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Drehzahlverstellung dienende Feder sowohl an dem Rückführbügel als auch an ihrem anderen verstellbaren "Ende gegen Verdrehung gesichert ist, so daß sie das Reibungsmoment der Pendelmuffe abstützt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen