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Astatischer Drehzahlregler für brennkraftmotorisch angetriebene Stromerzeugungs-Maschinensätze
Die Drehzahlregler für handelsübliche Verbrennungsmotoren besitzen eine statische
Charakteristik. Demzufolge wird die Drehzahl des Motors bei Belastung geringer als
bei Leerlauf. Die Folge hiervon: ist, daß die Spannung des angetriebenen Stromerzeugers,
welche besonders bei Wechselstromgeneratoren auch bei konstanter Drehzahl in der
Regel eine abfallende Charakteristik zeigt, mit zunehmender Belastung absinkt.
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Um diesem Übelstand abzuhelfen, werden üblicherweise verschiedene
Wege beschritten. Entweder man. regelt .die Spannung mit zunehmender Belastung von
Hand oder durch einen automatischen Spannungsregler nach, oder man bemißt den elektrischen
Generator so groß, daß sein innerer Spannungsa@bfal-1 sehr gering ist, so daß der
aus innerem Spannungsa1-fall und Drehzahlminderung sich ergebende Gesamtspannungsabfall
sich in erträglichen Grenzen hält.
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In beiden Fällen ist der Arbeits- und Werkstoffaufwand beträchtlich.;
denn sowohl ein automatis,cher Spannungsregler als auch ein überd'imensionierter
elektrischer Generator erfordert einen solchen Aufwand:. Selbst ein Spannungsregler
zum Nachregeln .der Spannung von Hand weist diese Nachteile bis zu einem gewissen
Grade auf' und kann dabei doch nur als ein. unvollkommener Behelf' angesehen werden.
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Wenn es gelingt, Verbrennungsmotoren mi)t einem einfachen, für alle
Betriebsfälle und, alle klimatischen Verhältnisse (von den arktischen bis zu den
tropischen Verhältnissen) betriebssicher arbeitenden
astatischen
oder überasiatischen Regler zu schaffen, so können die oben angedeuteten Wege vermielden,
und damit Arbeit und, Werkstoff gespart werden.
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Bisher war diese Möglichkeit nicht gegeben, da
die Ansprechgeschwindigkeit
der für astati:sche Regler erforderlichen Dämpfungseinri-chitung stark temperaturabhängig
ist und dadurch eine unter allen Umständen sichere Betriebsfähigkeit in Frage gestellt
wird.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Drehzahlregler, der aus einem
statischen Fliehgewichtspendel und einer lastabhängigen, rein mechanisch selbsttätig
wirkenden Nachstellung besteht. In der Fig. i bis 3 der Zeichnung ist eine Ausführung
der Erfindung dargestellt.
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Denkt man sich, daß die Fliehgewichte i in bekannter Weise über eine
Gleitmuffe 2, den Regler-,hebel 3, ein in der Fi.g. i punktiert angedeutetes Reglergestänge
4 und den Steuerhebel 5 auf das die Drehzahl der Brennkr.aftmaschine beeinflussende
Stellglied 6, beispielsweise eine Drosselklappe, einwirken, so stellt diese Einrichtung
einen der @bekannten und gebräuchlichen statischen Drehzahlregler dar.
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Wählt man hierbei den Regelbereich des Fliehgewichtes i größer als
den. Steuerbereich des Stellgliedes 6, so kann während,des Betriebes auf viererlei
Weise eine Nachstellung der -Betriebsdrehzwhl, erfolgen: i. Durch Längenänderung
des Reglergestänges 4, 2. durch Verschiebung -des Drehpunktes 7 nach. links oder
rechts, 3. durch Beeinflussung des. Gleichgewichtes zwischen Fliehgewicht und Rüc'kstellkraft,
4. durch Änderung der Spannung der Rückstellfeder 8 bzw. der Fliehkräfte der Fliehgewichte
i.
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Da die Beeinflussung des Gleichgewichtes der -umlaufenden Teile, wie
Federn 8 und Fliehgewichte i, konstruktivsehr schwer durchzuführen :ist, ist -diese
Möglichkeit hier außer Betracht gelassen.
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Der . Erfindung liegt vielm,#hr eine Vorrichtung zugrunde, mit deren
Hilfe eine zwangsläufige Beeintiussung der Länge des Reglergestänges 4 oder der
Lage des Drehpunktes 7 zur Erzielung eines asiatischen Verhaltens des Reglers angewandt
wird.
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Die Beeinflussung der Länge des Regleargest.änges 4 wird erfindungsgemäß
auf folgende Weise bewerkstelligt: Das, Reglergestänge 4 wird aus mehreren Teilen
io und. ri, zusammengestellt. Die Lage des Gelenkes 26, welches die Gestängeteile
io und, ii miteinander verbindet, wird bestimmt durch ein Gestänge 12. Hierfür ist
eine ganze Anzahl von Möglichkeiten denkbar, die von jedem- Fachmann von. Fall zu
Fall zweckentsprechend angewandt werden können. Eine beispielsweise Ausführungsform
zeigt die Fig. i. Hierbei ist das Gestänge 12 als Zahnstange ausgebildet und wird
durch Drehung eines Kitzels 13 in der Längsrichtung verschoben. Der Antrieb .des
Kitzels 13 wird dabei durch ein auf der Reglerachse verschieb bares, aber nicht
auf der Achse drehbares Reibrad 14 bewirkt, dessen Lage .sich. aus der jeweiligen
Stellung der G1eitmuffz.2 ergibt. Wenn beiaspielsweise zwischen Gleitmuffe 2 und
Reibrad 14 einerseits eine Feder r6 und andererseits zwischen Reibrad 14 und, einem
Fixpunkt 17 eine Feder i8 angeordnet ist, so, überträgt das- Reibrad 14 So lange
ein Drehmoment auf den mit dem Kitzel 13 ge kuppelten Antriebskranz i9, bis zwischen
den Federn 16 und i8 wieder Gleichgewicht hergestellt ist. Das ist der Fall, wenn
die Gleitmuffe :2 wieder ihre alte Lage eingenommen 'hat.
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Nach jeder Belastungsänderung des Maschinen-.satzes und der verursachten
Axialverschiebungder Gleitmuffe :2 wird also so lange eine Verlängerung .oder Verkürzung
des Reglergestänges- 1o, ii über .die Zahnstange 12 erfolgen, bi-s der Drehzahlregler
wieder .seine ursprüngliche Drehzahl erlangt und damit die- Gleitmuffe :2 wieder
ihre ursprüngliche Lage eingenommen hat.
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Hierbei ist das Übersetzungsverhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit
des Reibrades 14 und .der Schubgeschwindigkeit der Zahnstange 12 so zu ,wählen,
daß einerseits die durch das Nachstellender Länge des Reglergestänges io, i1 erforderliche
Zeit zwar möglichst kurz bemessen ist, andererseits aber doch so lange währt, daß
Resonanzpendelungen der Reglerteile vermieden werden.
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Auf diese -Weise erhält der Regler eine astatische Charakteristik,
-denn der Maschinensatz wird. nach jeder Laständerung wieder auf seine ursprüngliche
Drehzahl- gebracht.
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Es ist ohne weiteres -denkbar und soll lediglich .der Vollständigkeit
halber nochmals betont werden, daß die Übertragung der Nachstellbewegung auch auf
andere als die oben beschriebene Weise erfolgen kann, beispielsweise durch kleine
Konuskupplungen od. ä. Man. kann, auch den, gleichen Erfolg erzielen, wenn statt
der Längenänderung des, Reglergestänges 4 eine Verschiebung -des Drehpunktes 7 vorgenommen
wird. In diesem Falle müß@te beispielsweise die Zahnstange 12 über ein Hebel- oder
,Schraubengetriebe an -der Lagerung des Drehpunktes 7 angreifen.
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Unter Verwendung der beschriebenen Einrichtung und einiger zusätzlicher
Maßnahmen läßt sich auch ein überasiatisches Verhalten desi Reglers erzielen, dergestalt,
daß derselbe bei zunehmender Belastung eine höhere Drehzahl einreguliert. Zu diesem
Zweck ist es erforderlich, den Eingriff des Nachstellgetriebes .lastabhängig zu
machen.
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Dieses kann beispielsweise -dadurch erreicht werden, daß der Festpunkt
17 lastabhängig in Richtung der Reglerachse 15 verschoben wird, wobei ebenfalls
eine ganze Reiche von Möglichkeiten besteht. Eine dersellben ist auch hier wieder
als Beispiel in Fig. 2 dargestellt. Hier ist zwischen dem Festpunkt 17 und der Feder
18 ein vom. Reglergestänge i i bewegtes Keilglied 2o, 21, 22 angeordnet, das bei
zunehmender Belastung 'die Feder i 8 stärker zusammendrückt und dadurch bewirkt,
-aß die Gleitmuffe 2 zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes eine neue Lage einnehmen
muß, bei welcher auch die Feder 16 zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes stärker
zusammengedrückt wird. Hierbei wirkt die Schwenkbewegung .des Reglerhebels- 3 in.
drehm(hlerhöhendem Sinne auf
das Steuerorgan 6, so daß sich nach
Beendigung deis Regelvorganges bei zunehmender Last eine stärkere Öffnung des Steuerorgans,
6 und eine entsprechend 'höhere Drehzahl des Maschinensatzes ergibt.
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Unwesentlich und der konstruktiven Gestaltung überlassen ist die Ausführung
des Antriebes, der Nachgtelilorgane 12, 14, 16, 18, 19, 2o, 21 und 22. Es kann beispielsweise
das Reibradgetriebe 14, 19 durch ein Wendegetriebe oder ein Planetengetriebe an
sich bekannter Bauart mit zwei Reibungskupplungen und das Keilgetriebe 21, 22 durch
einen Schrauben- oder Hebelantrieb ersetzt werden. Ebenso ist es für die grundsätzliche
Lösung unwesentlich, ob. die Gleichgewichtslage des Antrieb,sorgans 14 für die Nachstellbewegung
durch Federn 16; @i8 bestimmt oder durch entsprechend ausgebildete Distanzstücke
gewährleistet wird.
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Unter gewissen Umständen, kann es vorteilhaft sein, die Betätigung
der 1NTachstellvorrichtung 12, 13, 14, 19 nicht durch das zur Drehzahlregelung dienende
Fliehgewichtspaar vornehmen zu lassen, sondern hierfür ein zweites, unabhängiges
Fliehkraftpendel vorzusehen, das lediglich die Aufgabe hat, das Wendegetriebe 14,
i9 drehzahlabhängig ein- und auszukuppeln. Dabei kann die Antriebskraft für das
Wendegetriebe oder die Nachstellvorrichtung auch bei der zuerst beschriebenen Anordnung
ibeliebig, entweder unmittelbar von der Reglerachse oder einer anderen vom Maschinensatz
mechanisch oder elektrisch angetriebenen Welle, erfolgen.