Drehzahlregler Die Erfindung betrifft, einen Drehzahl regler mit einer durch die zu regelnde Ma schine angetriebenen Flieligewichtsorgan mit Federausgleich, das einen Steuerschieber be tätigt, und mit einem einen Zylinder und einen Kolben aufweisenden hydraulisehen Re lais, welches durch den Steuerschieber ge steuert wird und seinerseits das Energiezu- führorgan der Maschine betätigt, wobei der bewegliche Teil des hydraulischen Relais, der das Energiezuführorgan der Maschine be tätigt, durch einen Hebel mit dem.
Steuer- sehieber und dem beweglichen Teil eines mit Bezug auf das Reglergehänse feststehenden, pneumatisehen Zylinders in solcher Weise verbunden ist, dass eine zwecks Verminderung, der Maschinenleistung erfolgende Bewegung des Relaiskolbens ein Zusammendrüeken der in diesem pneumatischen Zylinder enthaltenen Luft verursacht und dadurch auf den Steuer sehieber eine Kraft ausübt, welche diejenige der Feder unterstützt, so dass die Drehzahl,
bei weleher sieh der Steuerschieber unter der vereinigten Krafteinwirkung des Flieh- der Feder und des pneuma- tisehen Zylinders in Crleichgewicht befindet bei einer Abnahme der Masehinenleistung er höht und umgekehrt bei einer Zunahme der Masehinenleistung vermindert wird, wobei der pneumatische Zylinder ferner mit einem Kanal zum Eintritt oder Austritt von Luft aus dem Zylinder versehen ist, wodurch die Kompression oder der Unterdruck der inner halb des Zylinders vorhandenen Luft wieder aufgehoben wird,
um die Drehzahl, bei der sich der Steuerschieber im Gleichgewicht be findet, nach einem Zeitintervall, das durch die Einstellung eines die Öffnung des Kanals steuernden Begrenzungsstöpsels vorbestimmt ist, auf ihren Ausgangswert wieder zurückzu bringen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der beiliegen den Zeichnung dargestellt.
Fig.l: ist ein Vertikalschnitt durch den Regler in einer Ebene, welche die Achsen des hydraulischen Relais, des Steuerschiebers und der Fliehgewichtanordnung enthält; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, und Fig. 3 und 4 stellen bruchstückartig Schnitte längs der Linie 3-3 bzw. 4--4 der Fig.1 dar.
Mit Bezug auf Fig. 1 besteht der Regler aus einem Gehäuse 10, das zwecks bequemeren Zusammenbaues und Auseinandernehmens aus mehreren Stüeken zusammengesetzt ist. An der linken Gehäuseseite ist ein Lager 11 vor gesehen, das eine Welle 12 abstützt, welche durch die geregelte Maschine über ein ge eignetes Transmissionssystem (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Welle 12 bildet ein Ganzes mit. einem Fliehgewichtsträger 13, an welchem eine Verlängerung 14 mit einer axialen Bohrung befestigt ist, um ein Zapfen lager für einen innern Hals 15 des Gehäuses vorzusehen.
Dieses Lager wird durch Öl ge schmiert, das über einen Zweigkanal 16 zu geführt wird, und zwar von einem Haupt einlasskanal 17 des Reglers aus, welcher mit einer, unter Druck stehenden Ölquelle verbun den ist. Fliehgewichte tragende Kurbeln 18 sind bei 19 verschwenkbar am Träger 13 be festigt, und die Enden der Kurbeln 18 tra gen reibungsmindernde Walzen 20, die an Ku gellagern befestigt sind. Es ist also ein F1ieh- gewichtsorgan vorgesehen. Die Walzen 20 liegen gegen den vergrösserten Kopf 21 eines Steuerschiebers 22 an, der sich in einer zylin drischen Bohrung des Gehäuses bewegt und dreht.
Der Steuerschieber wird, entgegen der Wirkung der Fliehgewichte, über einen Druck- Bundring 24, ein Drucklager 25, ein Hauben teil 26 und ein Drucklager 27 durch eine Feder 23 belastet.
Der Steuerschieber 22 weist beidseits eines einzigen Steges 28 verminderten Durchmesser auf, um zwei ringförmige Ölwege vorzusehen, von denen der, gemäss Fig. 1, rechts liegende mit dem Drucköleinlass 17 in Verbindung steht, während der links liegende Ölweg durch Nuten, die am linken Ende des Steuerschiebers 22 gebildet sind, ein wenig geöffnet ist. In der bei konstanter Drehzahl vorhandenen Gleichgewichtslage gemäss Fig.1 überdeekt der Steg 28 ohne Überlappung eine Öffnung 29, welche mit einem, im Gehäuse ausgebil deten Zylinder 30 eines hydraulischen Relais verbunden ist.
Ein Kolben 31 bewegt sich im Zylinder 30, und sobald sieh der Steuersehie- ber aus seiner Einstellung für konstante Dreh zahl gemäss Fig. 1 nach links verschiebt, kann Drucköl die linke Seitenfläche des Kolbens 31 erreichen und letzteren nach rechts versehie- ben. Der Kolben 31 betätigt eine Stange 32, die in einer Büchse 33 gleitet und durch eine Feder 34, welche zwischen einer Schulter der Büchse und einem, an der Stange 32 be festigten Bundring 35 eingeschlossen ist, in Berührung mit dem Kolben gehalten wird.
Die Feder 34 dient als Rückstellfeder für den Kolben 31, welcher zusammen mit der Stange 32 den beweglichen Teil des hydrauliseben Relais bildet. Wird der Steuerschieber aus der in Fig. 1 gezeigten Lage nach rechts ver schoben, so wird der Zylinder 30 entleert, und die Feder 34 kann den Kolben 31 nach links bewegen.
Die Stange 32 ist mit einer Aus sparung versehen, um den kugelförmigen Kopf eines an einer Welle 36 befestigten He bels 35 aufzunehmen; diese Welle ist im Ge häuse gelagert und trägt ferner einen äussern Hebel 37, der mit dem Energiezuführorgan einer (nicht dargestellten) geregelten Ma schine verbunden ist, so dass jede Aufwärts bewegung des Hebels 37 die abgegebene Lei stung der Maschine erhöht und umgekehrt.
Das Widerlager für die Feder 23 (Fig. 1) weist die Form einer Büchse 38 auf, die sich in einer zylindrischen Bohrung 39 des Ge häuses verschieben und drehen kann und einen mittleren Höeker besitzt, an welchem die Feder 23 eingemittet ist. Dieser Höcker be sitzt eine axiale mit einem Gewinde versehene Bohrung, um eine Mutter zu bilden, welche eine Leitspindel 40 erfasst, die als Ganzes mit einem, ein Widerlager abstützenden Träger 41 gebildet ist., weleher ebenfalls in der Boh rung 39 gleiten kann.
Der Träger 41 ist dureh koaxiale Zapfen 42 (siehe auch Fi-.4) mit einem Hebel 43 verbunden, dessen unteres Ende 44 als Anschlaggabel zum Erfassen einer, mit einem Hals versehenen Verlänge rung der Stante 32 ausgebildet ist. Dieses Erfassen der Stange 32 hindert den Hebel 43 daran, sich uni die Aclise der Bohrung 39 zu drehen, und da die relative BeweYung> zwi schen dem Hebel 43 und dem Träger 41 nur um die Achse der Zapfen 42 stattfinden kann, welche senkrecht zur Achse der Bohrung 39 stehen, so ist der Teil 41 verhindert, sieh in der Bohrung 39 zu drehen.
Der Hebel 43 wird durch den Druck der Feder 23 gegen die Hebelstütze 45 gehalten, welche ein Innen gewinde zum Erfassen einer Leitspindel 46 be sitzt, die im Gehäuse drehbar abgestützt ist. und eine äussere Verlängerung 47 aufweist, durch welehe die Spindel zwecks Hebens oder Senkens der Hebelstütze 45 relativ zum Ge häuse gedreht werden kann, wobei diese Stütze durch die Berührung ihrer ebenen Rücken- fläehe 48 mit einer flachen Innenwand des Ge häuses am Verdrehen verhindert wird und relativ zum Gehäuse in Längsrichtung des Hebels verstellt wird.
An der äussern LTmfangsfläche der feder abstützenden Büchse 38 sind Schneekenrad- zähne 49 vorgesehen, die mit einer, auf einer Welle 51 sitzenden Schnecke 50 in Eingriff stehen. Die Welle 51 ist im Reglergehäuse gelagert und erstreckt sich, zwecks Verbin dung mit (nicht dargestellten) Mitteln, durch das Gehäuse hindurch, um von Hand von aussen verdreht zu werden, wodurch die feder stützende Büchse 38 längs der Leitspindel .10 vorwärts- und zurückbewegt werden kann und dadurch ihren axialen Abstand vom Wi- clerlagerträger 41 ändert.
Der Haubenteil 26, der durch das Lager 27 axial am Steuerschieber 22 befestigt ist, steht durch koaxiale Drehzapfen 52 mit einem Hebel 53 in Verbindung, der die Form einer Platte mit einer Durchgangsöffnung 5-1 zur Aufnahme der Raube 26 aufweist und eine weitere Durehgangsöffnung 55 besitzt, um die Stange 32 und die Feder 34 aufzunehmen (siebe auch Fig. 2). An seinem untern Ende ist der Hebel 53 mit einer Messerkante 56 ver sehen, welche durch eine Feder 57, die gegen einen Bundring 58 anliegt, in Berührung mit dem Kolben 31 gehalten wird, wobei dieser Bundring an einem Bolzen 59 befestigt ist, der im Kolben 31 eingeschraubt ist.
Ein im Hebel 53 vorgesehener Ausschnitt 60 nimmt den Bolzen 59 mit einem Spielraum auf.
Das obere Ende des Hebels 53 ist mittels einer, eine gewisse Biegsamkeit besitzenden, kolbenühnliehen Stange 61 mit einer Scheibe 62 verbunden, an derem Umfang das eine Ende eines metallischen, biegsamen Balges 63 befestigt ist, dessen anderes Ende mit dem Öffnungsrand einer Platte 64 verbunden ist, die im offenen Ende einer, im Gehäuse v or- ,(zeSehenen, zylindrischen Bohrung 65 befestigt ist.
Die Platte 61, der Balg 63 und die Scheibe 62 bilden einen gasdiehten Verschluss des pneumatischen Zylinders 65 und umschliessen eine Kammer 66 von veränderlichem Raum- inhalt, welche Kammer durch einen Kanal 67 und eine Entlüftungsöffnung 71 mit der Aussenluft in Verbindung steht. Der Kanal 67 ist mit einem einstellbaren Begrenzer in Form eines Schraubstöpsels 68 versehen, der einen engtoleriert in den Kanal 67 passenden Fortsatz 69 von kleinerem Durchmesser be sitzt, welcher mit auslaufenden Rillen 70 ver sehen ist.
Letztere schaffen eine kleine Durch gangsöffnung vom Kanal 67 nach einem, rings um den- Fortsatz 69 vorhandenen und mit der Öffnung 71 in Verbindung stehenden Spiel raum, wobei die Quersehnittsfläche dieses kleinen Durchgangspfades durch Ein- und Ausschrauben des Stöpsels 68 einstellbar ist. 62 bildet den Kolben des pneumatischen Zylin ders und ist gegen den Zylinderkörper mit dem Balg abgedichtet.
Bei diesem Drehzahlregler steuert das durch die Feder 23 belastete Fliehgewichts organ 13 den Steuerschieber 22, welcher sei nerseits das den Energiezuführungsteil der geregelten Maschine betätigende hydraulische Relais 30, 31, 32, 34, 35, 37 steuert. Bei zu geringer Geschwindigkeit der Maschine wird der Steuerschieber nach links verschoben, lässt Öl in den Zylinder 30 eintreten und be wegt den Kolben 31 mit der Stange 32 nach rechts, wodurch die Hebel 35, 37 so ver- schwenkt werden, dass eine Erhöhung der Ab gabeleistung der Maschine eintritt.
Umge kehrt bewirkt eine übersetzte Geschwindig keit eine Verschiebung des Steuerschiebers nach rechts und eine Entleerung des Zylinders 30, wodurch der Hebel 37 die Maschinen leistung vermindert.
Eine zeitweilige Veränderung der Dreh zahl, bei welcher sich der Regler im Gleich gewicht befindet, wird letzterem durch das aus dem Hebel 53 und der Stange 61 bestehende Gestänge erteilt, welches den Steuerschieber 22 (über den Haubenteil 26 und das Lager 27), die beweglichen Teile 31, 32 des hydraulischen Relais und die gesamte, nachgiebige Stoss dämpfervorriehtung verbindet, welche Vor richtung durch die pneumatische Kammer 66 mit veränderlichem Volumen gebildet wird, die durch den Zylinder 65, die Scheibe 62, die Platte 64 und den elastischen, biegsamen Balg 63 umschlossen ist.
Der elastische Druck dieser Vorrichtung, welche als die Feder 23 ergänzende Hilfsfeder wirkt, wird hauptsäch lich durch die Elastizität der in der Kammer 66 eingefangenen Luft bewirkt, wobei die Stossdämpferwirkung, welche nach der Ver schiebung des Kolbens 31 eine verzögerte Wie- derherstellung der nachgiebigen, pneumati schen Federung der Vorrichtung auf ihren früheren Wert schafft, durch die mit der Aussenluft verbindenden Öffnungsvorrichtung 67, 70, 71 bewirkt wird, und die Geschwindig keit, mit welcher die synchrone Drehzahl nach einer solchen Verschiebung wieder auf ihren Ausgangswert eingestellt wird, durch Verstel lung des Begrenzers 68, 69, 70 reguliert wer den kann.
Der Steuerschieberst.eg 28, welcher an der feststehenden Öffnung 29 keine Überlappung aufweist, befindet sich bei konstanter Dreh zahl der Maschine stets in genauer Ausrich tung mit dieser Öffnung, und die Lage der Drehzapfenachse 52 ist somit bei diesem Zu stand stets die gleiche.
Der Hebel 53 kann daher bei konstanten Drehzahlv erhältnisserr als Hebel mit feststehendem Drehpunkt 52 betrachtet werden und die Lage der Scheibe 62, und daher auch der Rauminhalt der Kam mer 66, ändert sieh linear mit der jeweiligen Stellung des Kolbens 31, wobei dieser Raum inhalt gemäss Fig.1 bei einer Verschiebung des Kolbens 31 nach rechts entsprechend der Belastungszunahme der Maschine vergrössert wird und umgekehrt.
Wäre die Entweiclr- öffnung 67-71 verschlossen, so würde sieh der in der Kammer 66 herrschende Druck umge kehrt proportional zu dem Volumen bei den isothermischen Verhältnissen ändern, welche mit Ausnahme sehr schneller Volumenände rungen in der Praxis annähernd erzielt wer den, und der auf dem Hebel 53 und damit auch auf den Steuerschieber 22 durch die pneumatische Vorrichtung, vermöge der Ela stizität der in ihr enthaltenen Luft, ausgeübte Druck würde sich infolgedessen linear mit der Lage des Kolbens 31 derart ändern,
dass die algebraische Summe dieser Kraft zusammen mit der Federkraft 23 beim Verschieben des Kolbens nach rechts abnehmen würde und um gekehrt. Dies ist die Bedingung, um eine sta bile Charakteristik solcher Art herzustellen, bei welcher jede Abnahme der synchronen Drehzahl einer Zunahme der Maschinen belastung entspricht.
Sobald die zur Aussenluft führende Ent- weichöffnung 67-71 wirksam ist, wird nach einer gewisse nVerzögerung, die von derEinstel- lung des Begrenzers 68-70 abhängt, der in der Kammer 66 herrschende Druck mit dem Druck der Aussenluft ausgeblichen, wo durch die durch die pneumatische Vorrich tung ausgeübte Kraft wegen der Elastizität der in ihr enthaltenen Luft allmählich auf Null zurückkehrt, so dass die Änderung der bei ausgeglichenem Regler herrschenden Dreh zahl bei belasteter Maschine von kurzer Dauer ist.
Der Begrenzer 68-70 kann während des Betriebes des Reglers eingestellt werden.
Die Federungscharakteristik der pneumati schen Vorrichtung und somit die Grösse der dadurch erzielten zeitweiligen Drehzahlände rung hängt von dem Verhältnis der Volumen änderung der Kammer 66 zur Verschiebung der Balgseheibe 62 ab, welches durch Ändern des freien Rauminhaltes der Kammer variiert werden kann. Diese Änderung des Kammer volumens kann durch teilweises Anfüllen der selben mit dünnem Öl bewirkt werden, das nach Entfernung des Sehraubstöpsels 68 ein gefüllt wird.
Durch Messen der so eingeführ ten Ölnien-e kann der freie Rauminhalt der Kammer durch einen vorbestimmten Betrag vermindert werden, und die Grösse der zeit weiligen Drelrzahlänclerung kann somit von einem, bei leerer Kammer 66 erzielten Miuri- ma.lwert an entsprechend geändert werden.
Der Balg 63 ist aus einem elastischen Ma terial z. B. aus Metall hergestellt. und dessen Eigenelastizität kommt zur Elastizität der in der Kammer 66 enthaltenen Luft hinzu und erhöht, dadurch die Grösse der durch die pnen- matisclue Vorrichtung erteilten Änderung der synchronen Drehgeschwindigkeit durch einen permanenten Betrag, da letzterer durch die Wirkung der Entweiehöffnung 67-70 unbe- einflussbar ist.
Die so erteilte, konstante Dreh zahländerung ist gewöhnlich klein im Ver- @rlcich init der durch die Elastizität der in der Kammer 66 eingeschlossenen Luft bewirk ten, zeitweiligen Drehzahländerung.
Die mechanische Gelenkverbindung zwi schen dem beweglichen Teil des Relais und < lem durch den Hebel 43 vorgesehenen Fe- derwiderlager (38, 41) gewährt eine dauernde lXnderung der synchronen Drehzahl mit. einer Verschiebung des Relaiskolbens, deren Grösse durch Einstellung der Lage der Hebelstütze 45 zwischen positiven und negativen Grenzwerten geändert werden kann;
da sich die Lage der federstützenden Büchse 38, welche ihrerseits von der Stellung des Widerlagerträgers 41 ab hängt, und somit die Einstellung der Feder '23 linear mit derjenigen des Kolbens 31 und der Stange 32 ändert, so hängt die Grösse und das algebraische Vorzeichen des Verhältnisses zwischen den Verschiebungen des Kolbens 31, der Stange 32 und der Widerlagerbüehse 38 von der Einstellung der Hebelstütze 45 ab. Letztere kann ausgeführt werden, wenn der Regler läuft.
Die anfängliche Einstellung der Feder 23 kann mittels der Schnecke 50 verstellt werden, um durch die Wirkung der Leitspindel 40 und Mutter 38, den axialen Abstand der als Federwiderlager dienenden Büchse 38 vom Widerlagerträger 41 zu ändern. Auch diese Einstellung kann vorgenommen werden, wäh rend der Regler in Betrieb ist.
Die Grund einstellung ist im wesentlichen unbeeinflusst von den durch den Hebel 43 bewirkten, ge meinsamen axialen Verschiebungen der Wider lagerbüchse 38 und des Widerlagerträgers 41, da der Steigungswinkel der an der Büchse 38 befindlichen Schneckenradverzahnung derart ist, dass die gesamte, relativ zur Schnecke 50 erfolgende, axiale Verschiebung der Büchse 38 letztere nur um einen Bruchteil einer voll ständigen Umdrehung verdreht, und somit be wegt diese Verschiebung die Büchse 38 axial relativ zum Träger 41 auch nur durch einen kleinen Bruchteil der Steigung der Leitspin- del 40.
Angenommen, der Hebel 87 des Reglers ist, wie oben beschrieben, mit dem Brennstoffzu- führungsventil beispielsweise einer Gastur binenmaschine verbunden, deren Leistungs abgabe gemäss dem mehr oder weniger zuge führten Brennstoff erhöht oder verringert wird, dann ist die Wirkungsweise des Reglers wie folgt Wenn die Belastung der Maschine, das heisst der Widerstand, gegen welchen die Ma schine arbeitet, zunimmt, dann nimmt die Drehzahl ab, und die Zentrifugalkraft der Fliehgewichte 18 vermag nicht mehr die Kraft.
der Feder 23 auszugleichen, welche daher den Steuerschieber 22 (in Fig.1) nach links bewegt, um somit unter Druck befindliches Öl vom Zufuhrkanal 17 nach dem Relaiszylinder 30 strömen zu lassen, wodurch der Kolben 31 nach rechts bewegt wird und den Hebel 37 veranlasst, mehr Brennstoff zur Maschine zu fördern, deren Leistung und auch deren Dreh zahl daher zunimmt, bis die Zentrifugalkraft des Fliehgewichtes 18 den Steuerschieber 22 wieder auf seine frühere neutrale Lage bringt und die Zufuhr von Drucköl zum Zylinder 30 unterbricht.
Die Drehzahl, bei welcher die neue Gleichgewichtslage erreicht wird, ist von zwei Faktoren beeinflusst - erstens von der Wirkung der pneumatischen Vorrichtung 62 bis 66 und dem Hebel 53, und zweitens von der Wirkung des Hebels 43 an dem Anschlag 33 bis 41 der Feder 23.
Die Folge des ersten Faktors besteht darin, dass die Bewegung des Kolbens 31 nach rechts den Hebel 53 um dessen Drehverbindung 52 mit dem Teil 26 schwenkt, welcher axial zum Steuerschieber 22 angeordnet ist, so dass die Stange 61 nach links bewegt wird, um die Balge 63 zusammenzudrücken und das Vo lumen der Kammer 66 zu vergrössern, somit in letzterer eine Saugwirkung zu erzeugen, welche in gleicher Weise wie die elastische Kraft der Balge 63 bestrebt ist, die Stange 61 nach rechts zu ziehen.
Die so am Hebel 53 ausgeübte Kraft wird durch die Drehzapfen 52, den Teil 26 und die Drucklager auf den Steuerschieber 22 übertragen, an welchem diese Kraft in einer der Feder 23 entgegengesetzten Richtung wirkt, so da.ss ihre Wirkung daher einer Ver ringerung der Stärke der Feder 23 gleich kommt. Folglich wird die Drehzahl, bei der sieh der Regler neuerdings im Gleichgewicht befindet, niedriger sein als zuvor.
Infolge langsamen Eindringens von Luft. in die Kam mer 66 durch die verengten Durchlässe 71, 70, 67 wird jedoch die pneumatische Komponente der durch die Vorrichtung 6\'-66 ausgeübten zusätzlichen Kraft nach einem Zeitintervall, das durch die Einstellung von 68 bestimmt, ist, wieder verschwinden und nur eine viel klei nere Komponente zurücklassen, welche durch die Elastizität der Balge bewirkt wird. Die synchrone oder im Gleichgewiehtszustande vor handene Drehzahl wächst somit allmählich wieder auf einen Wert an, welcher dem Aus gangswert fast entspricht.
Der oben erwähnte zweite Faktor bringt folgende Änderung in der beschriebenen Rei henfolge von Vorgängen: Die durch die Stange 32 auf den Hebel 43 übertragene Bewegung des Kolbens 37. nach rechts versehwenkt diesen Hebel um seinen verstellbaren Stützpunkt 45 so, dass der Federanschlag 38-41, an welchem der Hebel durch die Drehzapfen 42 befestigt ist, nach rechts bewegt wird, dadurch die Feder 23 entspannt und somit die Gleichgewichtsdreh zahl, bei welcher der Regler die Maschine sta bilisiert, verringert.
Die durch den Hebel 43 bewirkte Abnahme der Gleichgewichtsdrehzahl ist permanent, während die durch die pneumatische Vorrich tung hervorgerufene Drehzahlabnahme vor übergehend ist, aber infolge der Elastizität der Balge 63 eine geringe, dauernde residuale Wirkung hinterlässt.
Es ist selbstverständlich, dass das Umge kehrte der oben beschriebenen Reihenfolge von Vorgängen auftritt, wenn die Belastung der Maschine abnimmt.
Die Grösse und das abgebraische Vorzei chen der permanenten Wirkung des Hebels 43 kann durch entsprechendes Einstellen des Stützpunktes 45 verändert werden. Falls ein wirklich isochrones Einstellen des Reglers, jedoch bei einer vorübergehenden Änderung der CTleieligewielitsdrehzalil im oben beschrie benen Sinne, erwünscht ist, was bekanntlieb zum Unterdrücken von heftigen Drehzahl änderungen der Maschine bei Belastungs schwankungen von Nutzen ist, dann kann der Stützpunkt 45 in eine Lage unter den Dreh zapfen 4-? (in Fig. 1) eingestellt werden,
in welchem Falle die Wirkung des Hebels 43 um gekehrt ist und letzterer daher der residualen Wirkung der Elastizität der Balge 63 entgegen wirkt, so dass die Balgelastizität daher durch eine passende Einstellung des Stützpunktes 45 genau kompensiert werden kann.
Speed controller The invention relates to a speed controller with a machine-driven Flieligewichtsorgan with spring compensation that actuates a control slide be, and with a cylinder and a piston having hydraulic relay which is controlled by the control slide and in turn that Energy supply element of the machine actuated, the movable part of the hydraulic relay, which actuates the energy supply element of the machine, by a lever with the.
Control valve and the movable part of a stationary with respect to the regulator housing, pneumatic cylinder is connected in such a way that a movement of the relay piston for the purpose of reducing the machine performance causes a compression of the air contained in this pneumatic cylinder and thereby on the control valve exerts a force that supports that of the spring, so that the speed,
In which case the control slide under the combined force of the centrifugal spring and the pneumatic cylinder is in equilibrium when the machine output decreases and, conversely, it is reduced when the machine output increases, the pneumatic cylinder also having a channel to the inlet or air is discharged from the cylinder, whereby the compression or the negative pressure of the air present inside the cylinder is canceled again,
in order to bring the speed at which the control slide is in equilibrium back to its initial value after a time interval which is predetermined by the setting of a limiting plug controlling the opening of the channel.
A preferred embodiment of the subject invention is shown in the accompanying drawings.
Fig.l: is a vertical section through the controller in a plane which contains the axes of the hydraulic relay, the control slide and the flyweight arrangement; Fig. 2 is a cross section taken along line 2-2 of Fig. 1 and Figs. 3 and 4 are fragmentary sections taken along lines 3-3 and 4-4 of Fig. 1, respectively.
Referring to Fig. 1, the regulator consists of a housing 10 which is made up of several pieces for convenience of assembly and disassembly. On the left side of the housing, a bearing 11 is seen before, which supports a shaft 12 which is driven by the regulated machine via a GE suitable transmission system (not shown). The shaft 12 forms a whole. a flyweight carrier 13 to which an extension 14 is attached with an axial bore to provide a pin bearing for an inner neck 15 of the housing.
This bearing is lubricated by oil, which is fed through a branch channel 16, from a main inlet channel 17 of the regulator, which is verbun with a pressurized oil source. Cranks 18 carrying centrifugal weights are pivoted at 19 on the carrier 13 be fastened, and the ends of the cranks 18 tra gene friction-reducing rollers 20 which are attached to Ku gel bearings. A lightweight weight organ is therefore provided. The rollers 20 rest against the enlarged head 21 of a control slide 22 which moves and rotates in a cylindrical bore of the housing.
The control slide is, against the action of the flyweights, loaded by a spring 23 via a compression collar 24, a thrust bearing 25, a hood part 26 and a thrust bearing 27.
The control slide 22 has a reduced diameter on both sides of a single web 28 in order to provide two ring-shaped oil paths, of which the one on the right according to FIG. 1 is connected to the pressure oil inlet 17, while the oil path on the left is through grooves at the left end of the control slide 22 are formed, is a little open. In the equilibrium position existing at constant speed according to FIG. 1, the web 28, without overlapping, has an opening 29 which is connected to a cylinder 30 of a hydraulic relay formed in the housing.
A piston 31 moves in the cylinder 30, and as soon as the control valve moves from its setting for constant speed according to FIG. 1 to the left, pressure oil can reach the left side surface of the piston 31 and shift the latter to the right. The piston 31 actuates a rod 32 which slides in a sleeve 33 and is held in contact with the piston by a spring 34 which is enclosed between a shoulder of the sleeve and a collar 35 fastened to the rod 32 be.
The spring 34 serves as a return spring for the piston 31, which together with the rod 32 forms the movable part of the hydraulic relay. If the control slide is pushed ver from the position shown in Fig. 1 to the right, the cylinder 30 is emptied, and the spring 34 can move the piston 31 to the left.
The rod 32 is provided with a recess to accommodate the spherical head of a lever 35 attached to a shaft 36; This shaft is mounted in the housing and also carries an outer lever 37 which is connected to the energy supply element of a regulated machine (not shown), so that every upward movement of the lever 37 increases the output of the machine and vice versa.
The abutment for the spring 23 (Fig. 1) has the shape of a sleeve 38 which can move and rotate in a cylindrical bore 39 of the Ge housing and has a central Höeker on which the spring 23 is centered. This hump be seated an axial threaded hole to form a nut which engages a lead screw 40 formed as a whole with a support 41 supporting an abutment. Which can also slide in the hole 39.
The carrier 41 is connected to a lever 43 by means of coaxial pins 42 (see also FIG. 4), the lower end 44 of which is designed as a stop fork for grasping an extension of the stant 32 provided with a neck. This gripping of the rod 32 prevents the lever 43 from rotating about the axis of the bore 39, and since the relative movement between the lever 43 and the support 41 can only take place around the axis of the pin 42, which is perpendicular to the axis the bore 39, the part 41 is prevented from rotating in the bore 39.
The lever 43 is held by the pressure of the spring 23 against the lever support 45, which is an internal thread for detecting a lead screw 46 be seated, which is rotatably supported in the housing. and has an outer extension 47 through which the spindle can be rotated relative to the housing for the purpose of raising or lowering the lever support 45, this support being prevented from rotating by the contact of its flat back surface 48 with a flat inner wall of the housing and is adjusted relative to the housing in the longitudinal direction of the lever.
On the outer peripheral surface of the spring-supporting bushing 38, snow helical gear teeth 49 are provided, which mesh with a worm 50 seated on a shaft 51. The shaft 51 is mounted in the regulator housing and extends, for the purpose of connec tion with (not shown) means through the housing to be rotated by hand from the outside, whereby the spring-supporting sleeve 38 moves along the lead screw .10 back and forth and thereby changes its axial distance from the bearing support 41.
The cover part 26, which is fastened axially to the control slide 22 by the bearing 27, is connected by coaxial pivot pins 52 to a lever 53 which has the shape of a plate with a through opening 5-1 for receiving the robber 26 and a further through opening 55 to receive the rod 32 and spring 34 (see also Fig. 2). At its lower end of the lever 53 is seen with a knife edge 56 ver, which is held in contact with the piston 31 by a spring 57 which rests against a collar 58, this collar being attached to a bolt 59 which is in the piston 31 is screwed in.
A cutout 60 provided in the lever 53 receives the bolt 59 with a margin.
The upper end of the lever 53 is connected by means of a piston-like rod 61, which has a certain flexibility, to a disk 62, on the circumference of which one end of a flexible metallic bellows 63 is attached, the other end of which is connected to the opening edge of a plate 64 , which is fixed in the open end of a cylindrical bore 65 in the housing.
The plate 61, the bellows 63 and the disk 62 form a gas-tight closure of the pneumatic cylinder 65 and enclose a chamber 66 of variable volume, which chamber is in communication with the outside air through a channel 67 and a ventilation opening 71. The channel 67 is provided with an adjustable limiter in the form of a screw plug 68, which sits a tight tolerance in the channel 67 fitting extension 69 of smaller diameter be, which is seen with tapering grooves 70 ver.
The latter create a small through-opening from the channel 67 to an existing space around the extension 69 and connected to the opening 71, the cross-sectional area of this small through-path being adjustable by screwing the plug 68 in and out. 62 forms the piston of the pneumatic cylinder and is sealed against the cylinder body with the bellows.
In this speed controller, the flyweight organ 13 loaded by the spring 23 controls the control slide 22 which, on the other hand, controls the hydraulic relay 30, 31, 32, 34, 35, 37 which actuates the energy supply part of the regulated machine. If the speed of the machine is too low, the control slide is moved to the left, allows oil to enter the cylinder 30 and be moved the piston 31 with the rod 32 to the right, whereby the levers 35, 37 are pivoted so that an increase in Ab power of the machine occurs.
Conversely, a translated speed causes a shift of the control slide to the right and an emptying of the cylinder 30, whereby the lever 37 reduces the machine performance.
A temporary change in the speed at which the controller is in equilibrium is given to the latter by the linkage consisting of the lever 53 and the rod 61, which the control slide 22 (via the hood part 26 and the bearing 27), the movable Parts 31, 32 of the hydraulic relay and the entire resilient shock absorber device connects, which device is formed by the pneumatic chamber 66 with variable volume, which is formed by the cylinder 65, the disc 62, the plate 64 and the elastic, flexible bellows 63 is enclosed.
The elastic pressure of this device, which acts as an auxiliary spring supplementing the spring 23, is mainly brought about by the elasticity of the air trapped in the chamber 66, whereby the shock-absorbing effect, which after the displacement of the piston 31 results in a delayed restoration of the flexible, Pneumatic's suspension of the device creates its previous value, caused by the opening device 67, 70, 71 connecting to the outside air, and the speed at which the synchronous speed is set back to its initial value after such a shift, by adjustment the limiter 68, 69, 70 regulated who can.
The Steuerschieberst.eg 28, which has no overlap at the fixed opening 29, is always in precise alignment with this opening at a constant speed of the machine, and the position of the pivot axis 52 is therefore always the same in this state.
The lever 53 can therefore be regarded as a lever with a fixed pivot point 52 at a constant speed ratio and the position of the disc 62, and therefore also the volume of the chamber 66, changes linearly with the respective position of the piston 31, this space content according to 1 is enlarged when the piston 31 is shifted to the right in accordance with the increase in the load on the machine, and vice versa.
If the vent 67-71 were closed, the pressure prevailing in the chamber 66 would change inversely proportional to the volume at the isothermal conditions which, with the exception of very rapid changes in volume, are approximately achieved in practice, and the the lever 53 and thus also on the control slide 22 by the pneumatic device, by virtue of the elasticity of the air contained in it, exerted pressure would consequently change linearly with the position of the piston 31 in such a way
that the algebraic sum of this force together with the spring force 23 would decrease when the piston is moved to the right and vice versa. This is the condition to produce a stable characteristic of the kind in which every decrease in the synchronous speed corresponds to an increase in the machine load.
As soon as the escape opening 67-71 leading to the outside air is effective, after a certain delay, which depends on the setting of the limiter 68-70, the pressure prevailing in the chamber 66 is bleached out with the pressure of the outside air the pneumatic Vorrich device exerted force gradually returns to zero because of the elasticity of the air contained in it, so that the change in the rotational speed prevailing with a balanced controller is of short duration when the machine is loaded.
The limiter 68-70 can be set while the controller is in operation.
The suspension characteristics of the pneumatic device and thus the size of the temporary speed change achieved thereby depends on the ratio of the volume change of the chamber 66 to the displacement of the bellows disc 62, which can be varied by changing the free space of the chamber. This change in the chamber volume can be brought about by partially filling the same with thin oil, which is filled after removing the visual plug 68.
By measuring the oil lines introduced in this way, the free space content of the chamber can be reduced by a predetermined amount, and the size of the temporary increase in the number of revolutions can thus be changed accordingly from a minimum value obtained when the chamber 66 is empty.
The bellows 63 is made of an elastic Ma material z. B. made of metal. and its inherent elasticity is added to the elasticity of the air contained in the chamber 66 and thereby increases the size of the change in the synchronous rotational speed imparted by the pneumatic device by a permanent amount, since the latter cannot be influenced by the effect of the escape opening 67-70 is.
The constant speed change thus imparted is usually small in comparison with the temporary speed change brought about by the elasticity of the air enclosed in the chamber 66.
The mechanical articulated connection between the movable part of the relay and the spring abutment (38, 41) provided by the lever 43 also ensures a permanent change in the synchronous speed. a displacement of the relay piston, the size of which can be changed by adjusting the position of the lever support 45 between positive and negative limit values;
Since the position of the spring-supporting sleeve 38, which in turn depends on the position of the abutment bracket 41, and thus the setting of the spring 23 changes linearly with that of the piston 31 and the rod 32, the size and the algebraic sign of the ratio depend between the displacements of the piston 31, the rod 32 and the abutment bushing 38 on the setting of the lever support 45. The latter can be carried out when the controller is running.
The initial setting of the spring 23 can be adjusted by means of the worm 50 in order to change the axial distance between the bushing 38 serving as a spring abutment and the abutment carrier 41 by the action of the lead screw 40 and nut 38. This setting can also be made while the controller is in operation.
The basic setting is essentially unaffected by the joint axial displacements of the abutment bushing 38 and the abutment carrier 41 caused by the lever 43, since the helix angle of the worm gear toothing on the bushing 38 is such that the entire, relative to the worm 50, takes place , axial displacement of the sleeve 38, the latter only rotated by a fraction of a complete revolution, and thus this displacement moves the sleeve 38 axially relative to the carrier 41 even by a small fraction of the pitch of the lead screw 40.
Assuming that the lever 87 of the controller is, as described above, connected to the fuel supply valve of a gas turbine engine, for example, whose power output is increased or decreased according to the more or less supplied fuel, then the mode of operation of the controller is as follows Load on the machine, that is, the resistance against which the machine is working, increases, then the speed decreases, and the centrifugal force of the flyweights 18 is no longer able to provide the force.
compensate for the spring 23, which therefore moves the spool 22 (in Figure 1) to the left, thus allowing pressurized oil to flow from the supply channel 17 to the relay cylinder 30, whereby the piston 31 is moved to the right and causes the lever 37 To promote more fuel to the machine, the performance and speed of which therefore increases until the centrifugal force of the flyweight 18 brings the spool 22 back to its previous neutral position and the supply of pressurized oil to the cylinder 30 is interrupted.
The speed at which the new equilibrium position is reached is influenced by two factors - firstly by the action of the pneumatic device 62 to 66 and the lever 53, and secondly by the action of the lever 43 on the stop 33 to 41 of the spring 23.
The consequence of the first factor is that the movement of the piston 31 to the right pivots the lever 53 about its rotary connection 52 with the part 26, which is arranged axially to the control slide 22, so that the rod 61 is moved to the left, about the bellows 63 to compress and to enlarge the volume of the chamber 66, thus to generate a suction effect in the latter, which in the same way as the elastic force of the bellows 63 tries to pull the rod 61 to the right.
The force exerted on the lever 53 in this way is transmitted through the pivot pin 52, the part 26 and the thrust bearing to the control slide 22, on which this force acts in a direction opposite to the spring 23, so that its effect is therefore a reduction in strength the spring 23 comes the same. As a result, the speed at which the controller is now in equilibrium will be lower than before.
As a result of slow penetration of air. into the chamber 66 through the narrowed passages 71, 70, 67, however, the pneumatic component of the additional force exerted by the device 6 \ '- 66 will disappear again after a time interval which is determined by the setting of 68 and only one Leave much smaller components behind, which is caused by the elasticity of the bellows. The speed, which is synchronous or in a state of equilibrium, thus gradually increases again to a value which almost corresponds to the initial value.
The above-mentioned second factor brings the following change in the described sequence of operations: The movement of the piston 37 transmitted to the lever 43 by the rod 32 swings this lever to the right about its adjustable support point 45 so that the spring stop 38-41, on which the lever is attached by the pivot pin 42 is moved to the right, thereby relieving the spring 23 and thus reducing the equilibrium speed at which the controller stabilizes the machine.
The decrease in the equilibrium speed caused by the lever 43 is permanent, while the decrease in speed caused by the pneumatic Vorrich device is temporary, but leaves a small, permanent residual effect due to the elasticity of the bellows 63.
It will be understood that the reverse of the sequence of operations described above occurs as the load on the machine decreases.
The size and the abrupt sign of the permanent action of the lever 43 can be changed by adjusting the support point 45 accordingly. If a really isochronous setting of the controller, but with a temporary change in the CTleieligewielitsdrehzalil in the sense described above, is desired, which is known to suppress violent speed changes of the machine with load fluctuations is useful, then the support point 45 can be in a position below the pivot 4-? (in Fig. 1) can be set,
in which case the action of the lever 43 is reversed and the latter therefore counteracts the residual effect of the elasticity of the bellows 63, so that the elasticity of the bellows can therefore be precisely compensated by a suitable setting of the support point 45.