DE139112C - - Google Patents
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- DE139112C DE139112C DENDAT139112D DE139112DA DE139112C DE 139112 C DE139112 C DE 139112C DE NDAT139112 D DENDAT139112 D DE NDAT139112D DE 139112D A DE139112D A DE 139112DA DE 139112 C DE139112 C DE 139112C
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- G—PHYSICS
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
Das im folgenden beschriebene Verfahren beruht darauf, daß man die zwischen den
Achsen zweier Kraftmaschinen auftretenden Geschwindigkeitsdifferenzen dazu benutzt, um den
Zufluß des krafttragenden Mediums der einen Maschine derart zu beeinflussen, daß dieselbe
nicht nur in ihrer Umlaufszahl mit der ersten übereinstimmt, sondern auch, daß der Kurbelwinkel
zwischen den beiden Maschinen gleichbleibend erhalten wird. Durch diese letztere
Eigenschaft wird das Verfahren besonders wertvoll für den Parallelbetrieb von Wechselstrom-
und Drehstromdynamos, die mit ihren Kraftmaschinen (speziell Dampf- oder Gasmotoren)
gekuppelt sind. Bei diesem Betriebe kommt es bekanntlich darauf an, daß der Kurbelwinkel
der Kraftmaschinen genau aufrecht erhalten bleibt, damit die Phasen der Dynamos
übereinstimmen. Durch die bisher angewendeten unabhängigen Schwungkugelregulatoren der
einzelnen Kraftmaschinen konnte eine solche Übereinstimmung nicht erzielt werden. Sie
wurde vielmehr nur durch die elektrische Kupplung selbst erwirkt, indem bei einer eintretenden
Phasenverschiebung zwischen den beiden Dynamos Ausgleichströme auftraten, welche
bremsend auf die voreilende und beschleunigend auf die zurückbleibende Maschine einwirkten.
Die durch diese Ausgleichströme bedingten Stromverluste werden bei dem neuen Verfahren
vermieden, bezw. auf ein sehr kleines Maß herabgemindert, indem beim Voreilen oder Zurückbleiben
der einen Maschine durch Einwirkung auf ihr Kraftzuführungsorgan ein Zurückkehren
in die synchrone Stellung bewirkt wird, und zwar so schnell, daß die größte durch das vorliegende Verfahren zugelassene
Veränderung des Kurbelwinkels kleiner ist, als diejenige, bei welcher die elektrische Kupplung
zur Wirkung kommen würde. Es wird dadurch dem Strom die Arbeit des Zusammenhaltens
der Maschinen abgenommen und ein nahezu vollständiger Kurbelsynchronismus aufrecht
erhalten.
Dadurch werden die innerhalb eines Arbeitsspieles der Maschine durch die wechselnde
Tangentialkraft bedingten Geschwindigkeitsänderungen in ihrer störenden Wirkung auf
das Zusammenarbeiten der Maschinen aufgehoben, da die Beschleunigungen und Verzögerungen
immer zu gleichen Zeiten auftreten.
Auf beiliegender Zeichnung zeigen Fig. 1 bis 4 eine Ausführungsform des Verfahrens mittels
mechanischer, Fig. 5 bis 7 eine solche mit elektrischer Übertragung.
In der Ausführungsform (Fig. 1 und 2) gelangt ein Wechselgetriebe zur Anwendung,
welches derart zwischen die Motorwellen eingeschaltet ist, daß die Achse des Zwischenrades
bei gleicher Geschwindigkeit beider Maschinen stillsteht, beim Voreilen oder Zurückbleiben der
einen jedoch bewegt wird und dann auf die Steuerung dieser Maschinen einwirkt.
Durch jede der beiden Maschinen wird ein Kegelrad angetrieben, und zwar so, daß sich
diese beiden Räder in entgegengesetzter Rieh-
tung drehen. In diese beiden Kegelräder greift ein drittes Kegelrad (Zwischenrad) ein, dessen
Achse mit dem Steuerorgan der zu regelnden Maschine in Verbindung steht und in relativer
Ruhe verbleiben wird, solange die Maschinen gleich große Tourenzahl haben. Läuft nun
die eine oder andere der beiden Kraftmaschinen und damit auch das von dieser angetriebene
Kegelrad mit größerer oder geringerer Umlaufszahl als die andere, so wird sich das Zwischenrad
auf dem Kegelrade derjenigen Maschine abrollen, deren Bewegung die langsamere ist.
Die Achse des Zwischenrades wird also eine Bewegung in einer Vertikalebene ausführen,
wodurch das Steuerorgan der einen (zu regelnden) Maschine derart beeinflußt wird, daß es,
je nachdem die Maschine zurückblieb oder voreilte, den Zufluß des krafttragenden Mediums
vermehrt oder vermindert, bis die zu regelnde Maschine wieder die Umlaufszahl der anderen
(regelnden) Maschine erreicht hat. Statt des einen, diese Regulierung bewirkenden Zwischenrades
können auch mehrere solcher Kegelräder angewendet werden.
In der schematischen Zeichnung (Fig. 1 und 2) werde Rad e auf Welle α von der Kurbelachse
der einen Maschine A in dem einen Sinne, Rad h auf Welle a1 von der Kurbelachse
der Maschine A' in dem anderen Sinne gedreht, und zwar so, daß die Umlaufszahlen
der Räder e und /2 denen ihrer Antriebskurbelachsen gleich sind. Rad i ist das auf die
Steuerung von A wirkende Zwischenrad.
Soweit enthält die Anordnung nichts Neues.
Soweit enthält die Anordnung nichts Neues.
Während aber bei der bisher bekannten Einrichtung lediglich gleiche Umlaufszahl beider
Motoren ohne Rücksicht auf die relative Kurbelstellung erstrebt wurde, erzielt die vorliegende
Neuerung Kurbelsynchronismus.
Wie dieser Zweck erreicht wird, geht aus der folgenden Erläuterung hervor.
Nehmen wir an, es handelt sich um die Zusammenschaltung von Viertaktgasmotoren, deren
Perioden erst nach zwei vollen Umdrehungen wiederkehren. Hat man dann beim Zusammenbauen
der Vorrichtung darauf geachtet, daß bei der gleichen Kurbelstellung und bei der gleichen
Periode des Viertaktes die Achse i vertikal nach oben steht, so nimmt sie bei synchroner Stellung
der Kurbel diese Lage immer wieder ein und gibt bei nicht synchroner Stellung ein Maß für
den Winkel zwischen den beiden Kurbeln, indem dieser gleich dem doppelten Winkel
ist, welchen die Achse mit der Vertikalen bildet.
Um nun den Gang der zu regelnden Maschine A mit demjenigen der unabhängigen
Maschine A' in Einklang zu bringen, muß die Achse i durch geeignete Übertragungsmittel,
in diesem Falle Hebel η", das Regulierorgan 0 der Maschine A verstellen. In Fig. 1 ist angenommen,
daß vollkommener Synchronismus herrscht, und daß die Gasnockenhülse ihre Mittelstellung — entsprechend mittlerer Belastung
der Maschine A — einnimmt. Wenn nun infolge abnehmender Belastung die Maschine
A voreilt, so daß im Verlaufe eines Arbeitsspieles die Achse i in die abgelenkte
Lage der Fig. 3 anlangt, so wird infolge Verstellung der Hülse ο beim nächsten Arbeitshube
eine bestimmte geringere Füllung gegeben , dadurch wird sich die Umlaufszahl der Maschine
auf ein bestimmtes Maß verlangsamen. Beträgt diese Verlangsamung soviel, daß bei der neuen
Hülsenstellung die Maschine A wieder die Umlaufzsahl von A' erreicht hat, so wird bei dieser
Stellung der Organe (Fig. 3) ein Beharrungszustand eintreten; im anderen Falle wird bei
weiterem Voreilen von A eine weitere Verminderung und bei Zurückbleiben von A eine
Vermehrung der Zufuhr des krafttragenden Mediums stattfinden, bis der Beharrunsszustand
gefunden ist. I
Die Verhältnisse sind so zu wählen, daß bei der stärksten Belastungsänderung der Maschine A
(von Maximalbelastung auf Leergang) der Ausschlag der Achse i innerhalb eines Arbeitsspieles
nicht größer ist, als der Verstellung der Hülse A' von Vollgang auf Leergang entspricht.
Unter diesen Umständen kann ein Auseinanderreißen der Maschinen nur eintreten, wenn entweder Maschine A oder A' trotz geöffnetem
Steuerorgan keine oder zu geringe Kraftzufuhr erhält, oder wenn die eine oder andere Maschine überlastet ist; also nur in
Fällen, in denen die Schwungkugelregulatoren bezw. die elektrische Kupplung ebenfalls den
gleichmäßigen Gang der Maschinen nicht mehr aufrecht erhalten können. Für diese Fälle muß
die Einrichtung getroffen sein, daß die Achse i nach Verstellung des Regulierorganes in seine
äußerste Lage auf dieses nicht weiter einwirkt und die Einwirkung erst dann wieder beginnt,
wenn der Synchronismus wieder hergestellt ist. Fig. 4 zeigt, wie dies in dem Ausführungsbeispiel
erreicht wird. Hier steht die Regulierhülse bereits auf Maximalfüllung. Bleibt nun
bei dieser Hülsenstellung trotzdem die Maschine A zurück, so läuft die Achse i weiter
nach links um, tritt dadurch außer den Bereich des Hebels n" und läßt diesen auf
Maximalfüllung stehen. Tritt nun infolge Entlastung der Maschine wieder eine Beschleunigung
derselben ein, bevor die Achse i eine volle Kreisdrehung ausgeführt hat, so kehrt sie wieder
von der linken Seite in ihre Eingriffstellung zurück, wenn die Maschinen nahezu wieder
den Synchronismus erreicht haben, womit die Regulierfähigkeit von neuem beginnt. Dauert
aber die Überlastung der Maschine länger an,
als einer vollen Kreisdrehung der Achse i entspricht, so muß sie am Hebel vorbeigeführt
werden, ohne dessen Stellung zu ändern. Es ist zu diesem Zwecke der Teil der Achse,
welcher für gewöhnlich in den Hebel eingreift, axial verschiebbar gedacht; wenn er daher von
rechts an die Ablenkfläche des Hebels n" tritt (Fig. 4), wird er zurückgedrängt werden und
schnellt erst nach Passieren des Hebels wieder
vor.
Aus vorstehendem erhellt, daß jeder Belastung der Maschine A eine andere Stellung
der Achse i, also auch ein anderer Winkel zwischen den beiden Kurbeln entspricht, so
daß der Ausdruck Synchronismus nur insofern zu verstehen ist, als die Kurbeln nicht über
einen gewissen Winkel hinaus voneinander abweichen können. Wie groß dieser Winkel
ist, hängt in erster Linie von den Schwungmassen ab; er entspricht demjenigen Winkelweg,
den das Schwungrad während eines vollen Arbeitsspieles bei mittlerer Belastung, also auch
mittlerer Füllung, vorläuft, wenn die Maschine
. plötzlich MaximalfUllung erhält oder zurückbleibt, wenn die Maschine plötzlich geringste,
d. h. gar keine Füllung erhält.
Bleibt die Belastung der Maschine A eine gewisse Zeit geringer als normal, aber konstant,
so würde die Achse i während dieser ganzen Zeit die in Fig. 3 a voll ausgezogene Lage einnehmen
, welche aber einer gewissen Abweichung der Kurbeln von der synchronen Stellung, freilich innerhalb der zugelassenen
Grenze entspricht. Der Synchronismus wäre also so lange nicht vollkommen, bis die Belastung
der Maschine A wieder normal geworden ist.
Um auch selbst während dieser Zeit vollkommenen Synchronismus zu erreichen, kann
man, sobald dieser geringere als normale, aber konstante Belastungszustand eintritt, die Abweichung
der Achse i durch äußere Einwirkung (von Hand) verschwinden machen.
Es geschieht dies dadurch, daß man den verstellbar abgeordneten Drehpunkt des Hebels n"
(Fig. 3 a) nach links verschiebt. Hierbei wird sich zunächst Hebel n" um i drehen und somit
sich die Hülse 0 mit nach links bewegen, wodurch aber der Maschine eine geringere Ladung
zugeführt wird als ihrer Belastung entspricht. Die Maschine wird infolgedessen langsamer
laufen und das Zwischenrad des Wechselgetriebes samt der Achse i werden sich nach
links zurückbewegen, d. h. die Achse i nähert sich ihrer vertikalen Lage, bei welcher vollkommener
Synchronismus herrscht. Da aber die Maschine nur bei der vor der Verschiebung des Hebeldrehpunktes innegehabten Stellung
der Hülse im Beharrungszustande ist, so wird letztere in jene Lage wieder zurückkehren,
während der neue Drehpunkt des Hebels n" fest bleibt.
Die Verschiebung des Drehpunktes durch äußere Einwirkung wird so lange fortgesetzt, bis
die Achse i bei der dem Belastungszustande entsprechenden Stellung der Hülse 0 die vertikale
Lage einnimmt, wie es in Fig. 3 a punktiert angedeutet ist, womit der vollständige
Synchronismus erreicht ist.
Der ganze Vorgang spielt sich so ab, als ob -der Hebel n" nicht um den Angriffspunkt der
Achse i, sondern um den Angriffspunkt der Hülse gedreht würde.
Dieses Verfahren entspricht völlig dem Belasten und Entlasten der Regulatoren von
Dampf- oder Gasmaschinen in Lichtstationen, wenn diese infolge Änderung ihres Belastungszustandes
ihre Umlaufszahl geändert haben.
Das Gleiche läßt sich erzielen, wenn man, statt den Drehpunkt des Hebels zu verschieben,
den Winkel zwischen seinen beiden Hebelarmen verstellt oder sonst irgendwie die Lage
der Hülse zu der Achse i verändert.
Will man nicht zwei Gasmotoren, wie bisher angenommen, sondern zwei Dampfmaschinen
synchron laufen lassen, so ist zu bemerken, daß die synchronen Stellungen der beiden
Kurbeln nach je i8o° statt wie beim Viertaktgasmotor
nach je 7200 wiederkehren; man hätte daher statt des einen Rades i vier solcher
Räder oder wenigstens vier Steuerstifte in 900 Abständen anzuwenden. Durch weitere Veränderung
der Zahl der Steuerstifte bezw. durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen
den Kurbelachsen und den Antriebsrädern des Wechselgetriebes lassen sich weitere
Variationen in der Anzahl der synchronen Stellungen vornehmen.
Fig. 5 bis 7 zeigen eine elektrische Regulierung zur Erreichung des Kurbelsynchronismus.
Die eine Kurbelachse α trägt eine Nockenscheibe b mit Nocken c und d\ die
andere Kurbelachse a' eine Scheibe e, an welcher einerseits ein von dem Nocken gesteuerter
Hebel/, andererseits drei Kontaktfedern gl g2 gs
gelagert sind; die beiden Nocken sind nahezu um die ganze Scheibe geführt, sie lassen nur
einen kleinen Spielraum frei. Steht die Rolle in diesem Spielraum (wie es die Zeichnung
darstellt), so herrscht zwischen den Kurbeln Synchronismus. Die Rolle wird durch eine
Feder/' vertikal auf die Nockenscheibe, durch eine zweite Feder /" horizontal an den Rand
der Nockenscheibe gedruckt, an welchem der Nocken c zunächst befestigt ist. Wenn daher
die Nockenscheibe sich gegen die Rolle in der Pfeilrichtung I dreht, so läuft diese auf dem
Nocken c auf und verbleibt auf demselben, bis sie nach einer nahezu vollen Umdrehung
von ihm abspringt und gleich wieder auf ihn
aufläuft. Dreht sich aber die Nockenscheibe in entgegengesetzter Richtung, so läuft die
Rolle auf den Nocken d auf, weil der Nocken c auf seiner Ablaufseite (rechts) mit einer Ab-Weisung
versehen ist.
Solange die Rolle zwischen den beiden Nocken stehen bleibt, also Synchronismus
herrscht, rindet keine Einwirkung auf das Regulierorgan der Maschine A statt; dasselbe bebefindet
sich alsdann in seiner Mittelstellung. Eilt aber die Welle α vor, so bewegt sich die
Nockenscheibe in der Pfeilrichtung I; indem nun die Rolle auf den Nocken c aufläuft,
wird durch Berühren des Hebels f mit der Kontaktfeder g1 ein Stromkreis geschlossen,
welcher, von der Elektrizitätsquelle -\- I ausgehend,
durch die Widerstände mn weiter durch It1 g1 f c i in das Solenoid k und zur
Elektrizitätsquelle— / zurückfließt. Das Solenoid verstellt die Drosselklappe ο für den Zufluß des
krafttragenden Mediums, so daß dessen Zustrom verringert wird. Wird hierdurch die
Geschwindigkeit der Maschine A noch nicht genügend ermäßigt, so wird beim weiteren Voreilen
der Welle α der Hebel durch weiteres Ansteigen auf dem Nocken den zweiten Kontakt
g.2 schließen; der Strom geht dann nur durch einen Widerstand m, und das Solenoid
wird seinen Eisenkern entsprechend mehr einziehen und dadurch stärker drosseln. Bei noch
weiterem Vorlaufen der Welle α würde die Rolle auf die Höhe des Nockens kommen und
damit den dritten Kontakt gs schließen, wodurch der Strom unter Umgehung der Widerstände
in das Solenoid fließt und die stärkste Drosselung hervorbringt. Dementsprechend wird
beim Zurückbleiben der Maschine A hinter der Maschine A' die Rolle statt auf den Nocken c
auf den Nocken d auflaufen; der Strom wird dann durch -f- Im η gl i' k' — / geschlossen und
durch Erregung des Solenoides k' die Drosselklappe in entgegengesetztem Sinne verstellt.
Es wird durch diese Anordnung sich der Belastung der Maschine entsprechend ein Beharrungszustand
durch dauerndes Schließen eines Kontaktes oder durch Pendeln zwischen zwei Kontakten auf der einen oder anderen
Seite einstellen und dabei der Synchronismus erhalten bleiben.
Beim Überlasten der Maschine, also dauernder Durchbrechung des Synchronismus, wird die
Scheibe d andauernd in der Pfeilrichtung II gegen den Hebel _/ verdreht; dieser bleibt daher
auf dem Nocken d, indem er durch Solenoid k' dauernd Maximalfüllungen einstellt; nur in der
(gezeichneten) Nullinie ist der Strom einen Augenblick unterbrochen, wird aber gleich
darauf durch abermaliges Auflaufen auf den Nocken d wieder in gleicher Weise geschlossen.
Wenn aber die Maschine sich allmählich wieder beschleunigt, so wird der Hebel / so lange auf
dem Nocken d zurücklaufen, bis er in die Mittellage kommt, also Synchronismus hergestellt
ist, und alsdann durch Auflaufen auf den Nocken c wieder mit der Regulierung beginnen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Aufrechterhaltung gleicher Umlaufszahlen zweier Kraftmaschinen, bei
welchen durch das Voreilen oder Zurückbleiben der einen (abhängigen) Maschine deren Reglerorgan auf Herstellung gleicher
Umlaufszahl beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erreichung von Kurbelsynchronismus innerhalb gewisser
Grenzen das Reglerorgan nur bei einer gewissen zugelassenen Abweichung von der synchronen Stellung der Kurbeln proportional
dieser Abweichung beeinflußt wird, während beim Voreilen oder Zurückbleiben der abhängigen Maschine über diese
Grenze hinaus diese durch Verharren des Reglerorgans in der einen oder anderen Grenzstellung die (abhängige) Maschine so
lange verzögert oder beschleunigt wird, bis die Kurbeln sich wieder der synchronen
Stellung innerhalb der zugelassenen Abweichung genähert haben.
2. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Achse (i) des Zwischenrades eines von den Kurbelachsen (a) und
(a'J angetriebenen Wechselgetriebes beim Voreilen oder Zurückbleiben der einen Welle
gegen die andere eine Drehung erteilt wird, welche bis zu einem gewissen Ausschlage
auf das den Kraftzufluß steuernde Organ (o) übertragen wird, während bei Überschreitung
dieses Ausschlages, selbst bis zu einer vollen Kreisdrehung der Achse (i) und noch darüber
hinaus das Reglerorgan (0) so lange in seiner äußersten Stellung verharrt, bis die Achse (i)
von der Seite, nach welcher der Ausschlag erfolgt, in die synchrone Stellung innerhalb
der zulässigen Grenzen zurückgekehrt ist.
3. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Voreilen oder Zurückbleiben der einen abhängigen Maschine ein elektrischer Strom geschlossen wird, welcher
mittels Elektromagnete (k und k'J auf das Reglerorgan (o) so einwirkt, daß der
Kraftzufluß zur (abhängigen) Maschine so
j lange verringert oder vergrößert wird, bis der Synchronismus wieder erreicht ist.
4. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
! zeichnet, daß die mit Änderung der Be-
lastung der (abhängigen) Maschine sich ändernde Abweichung der Achsen von der
synchronen Stellung durch äußere Einwirkung auf das Regelgetriebe aufgehoben werden kann, indem man die Stellung des
das krafttragende Medium steuernden Organes (s. Fig. ι bis 4) gegen den von den
Relativbewegungen der Achsen beeinflußten Maschinenteil (i) so ändert, daß dieser in
der Stellung sich befindet, bei welcher vollkommener Synchronismus herrscht, während
das Reglerorgan die dem Belastungszustand der Maschine entsprechende Lage einnimmt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE139112C true DE139112C (de) |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE139112C (de) |
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- DE DENDAT139112D patent/DE139112C/de active Active
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