Titel: | Centrifugal-Regulator mit constanter Umdrehungszahl; construirt von W. Ehrhardt in Dresden. |
Fundstelle: | Band 155, Jahrgang 1860, Nr. XLVII., S. 163 |
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XLVII.
Centrifugal-Regulator mit constanter
Umdrehungszahl; construirt von W.
Ehrhardt in Dresden.
Aus dem Civilingenieur, 1859, Bd. V S.
263.
Mit Abbildungen auf Tab.
III.
Ehrhardt's Centrifugal-Regulator mit constanter
Umdrehungszahl.
Unter allen den eigentlichen Regulatoren bei Dampfmaschinen und Wasserrädern ist es
der Watt'sche, den man am häufigsten angewendet sieht. Er
hat den großen Vorzug der Einfachheit und wird deßwegen immer noch gebraucht,
obgleich man ihn, besonders da, wo es auf einen genau gleichförmigen Gang der
Maschine ankommt, durch viele andere, besser regulirende Apparate zu ersetzen
gesucht hat. Es haben sich aber dieselben noch wenig Eingang verschafft, da sie zum
größten Theil sehr complicirt sind und dabei doch nicht in beabsichtigter Weise
arbeiten.
Der Grund, weßwegen der erstere für viele Zwecke ganz unbrauchbar ist, liegt in der
Veränderlichkeit der Umdrehungszahl für die verschiedenen Stellungen der
Admissionsklappe. Man wird dieses aus der Gleichung, welche für alle Lagen des
Regulators gültig ist, sogleich erkennen. Es sey (Fig. 18) AE = AF
= b die Länge der Kugelstange von ihrem Drehpunkt bis
zum Mittelpunkt der Kugel; α der Winkel, welchen
die Kugelstange mit der Verticalen einschließt; P das
Gewicht der Kugel; M deren Masse, g die Beschleunigung der Schwere; w die
Winkelgeschwindigkeit. Abgesehen von dem passiven Widerstand im Muff und dem Gewicht
der Stäbe hat man alsdann folgende Gleichung
Pb sin α = Mw² b² sin α cos
α.
Statt P dessen Werth Mg gesetzt, erhält man
w² =
g/(b cos α)
Hierin sind w und α
die einzig veränderlichen Größen. Verändert sich die Winkelgeschwindigkeit, so wird
auch α sich ändern; oder es entspricht einem
gegebenen Winkel α immer nur eine gewisse
Winkelgeschwindigkeit
w. Hieraus entsteht nun ein ganz unregelmäßiger Gang der
Maschine. Denn gesetzt, es nehme dieselbe, und daher auch der Regulator, eine
größere Umdrehungsgeschwindigkeit an, so werden sich die Schwungkugeln heben.
Hierbei wird sich der Durchlaßcanal für Dampf und Wasser entsprechend schließen, so
daß die Maschine mit ihrer früheren Geschwindigkeit wieder umläuft. Der Regulator
kann sich aber alsdann in seiner Höhe nicht erhalten, fällt zurück und öffnet wieder
den Durchlaßcanal. Das Spiel beginnt von Neuem. Um die Veränderlichkeit der
Winkelgeschwindigkeit mit der Aenderung des Winkels α zu vermeiden, müßte man, wie es durch den parabolischen Regulator
geschieht, die Kugeln so führen, daß das Product b cos
α immer eine constante Größe bleibt. Die Winkelgeschwindigkeit wird
sich aber auch nicht ändern, wenn wir den Regulator nur parallel mit sich selbst
verschieben, nach Oben oder Unten, da für diesen Fall der Winkel α immer derselbe bleibt. Hierauf gründet sich der
in Fig. 16
bis 20
abgebildete Regulator. Die stehende Welle a, a' wird
durch das conische Getriebe b, b' in Umdrehung versetzt.
Die Kugelstangen hängen an den Bolzen d, d', welche mit
der Welle fest verbunden sind. Der Muff o, welcher durch
zwei Federn die in Nuthen der Welle eingreifen, an der drehenden Bewegung um die
Welle gehindert ist, kann nur eine Bewegung herauf oder herab machen. Er wird in
seiner Lage festgehalten durch die Verbindungsstäbe e' f', e,
f und f', g', f, g, von welchen die letzteren
in langen Nuthen der Welle liegen und mittelst eines Vorsprunges i in den Muff eingreifen. g, h,
k sind drei conische Räder, die im steten Eingriff mit einander sind. g sitzt auf der Welle, kann sich um dieselbe drehen und
ist nach Unten mit einer Klaue versehen. k ist mit einer
Schraube fest verbunden und hat die Klaue nach Oben gekehrt. Das Rad h wird durch einen Mitnehmer r,
m, n in stetem Eingriff mit g und k erhalten. Der Muff o
besitzt an seiner oberen und unteren Fläche Klauen, welche in die Klauen der Räder
g und k eingreifen
können. Gehen nun z.B. die Schwungkugeln in Folge einer Geschwindigkeitsvermehrung
nach Oben, so wird sich gleichfalls der Muff nach Oben verschieben. Hierdurch kommen
die Klauen desselben mit denen des Rades g in Eingriff,
wodurch die Schraube q bewegt wird.
Die Schraube bewegt sich nach Aufwärts, hebt hierbei den ganzen Regulator mit dem
conischen Getriebe so lange, bis der Muff, welcher auf der Welle gleitet, außer
Eingriff mit dem Rade g ist. Schwingt dagegen der
Regulator nach Unten aus, so fällt die Muffklaue in die des Rades k und dreht alsdann die Schraube q in entgegengesetzter Richtung als vorher um. Der Regulator wird sich
hierbei senken, so lange bis das Rad wieder außer Eingriff mit dem Muff ist. In Fig. 17 sind
die Stellungen der
Kugeln angegeben für den Fall, daß dieselben nach Oben ausschwingen. Die ganz
ausgezogene Figur stellt den Regulator in seiner ersten Lage dar, die punktirte die
Lage nachdem die Kugeln nach Oben gegangen sind, und die strichpunktirte Figur die
Lage des Regulators, nachdem die Maschine ihre frühere Geschwindigkeit wieder
angenommen hat. Man wird sogleich sehen, daß die theilweise Verrückung erst des
Muffes und dann die darauf folgende des Aufhängepunktes einer parallelen
Verschiebung gleichkommt; der größte Theil der Regulatorgeschwindigkeit ist hier
oberhalb des conischen Getriebes b, b' balancirt, so daß
ein kleiner Theil auf der Schraube lastet und daher die Kraft zur Bewegung derselben
nur unbedeutend zu seyn braucht.
Die Steigung der Schraube hängt von dem Gange der Maschine ab, und wird sich sehr
leicht in der Praxis bestimmen lassen.
Der eben beschriebene Regulator besitzt außer der bei verschiedenen Stellungen der
Admissionsklappe gleichen Umdrehungszahl alle die Vortheile, welche dem Watt'schen Regulator zukommen.