Titel: | Neue Regulatoren. |
Fundstelle: | Band 303, Jahrgang 1897, S. 56 |
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Neue Regulatoren.
Mit Abbildungen.
Neue Regulatoren.
Die erst in neuerer Zeit zu Bedeutung gelangten Schwungrad-, Achsen- oder
Flachregulatoren haben wohl die weitaus grösste Anwendung, da sie ihrer Einfachheit
und Empfindlichkeit halber nicht nur bei schnell gehenden Dampfmaschinen, sondern
auch besonders gern bei Gas-, Erdöl- und Benzinmaschinen benutzt werden. Der
einfache Mechanismus dieser Art von Regulatoren, welcher zumeist für ihre schnelle
Einführung maassgebend war, hat der Erfindungsthätigkeit verhältnissmässig wenig
Spielraum geboten, denn die weitaus grösste Zahl der marktgängigen Ausführungen
weicht nur in unwesentlichen, meist rein constructiven Einzelheiten von der durch
Armington-Sims bekannt gegebenen Urform ab. Es kann
sogar als besonderes Merkmal der neueren patentirten Ausführungen das Streben nach
einer Entfernung von der alten Einfachheit und die Neigung zu manchmal recht
umständlich zusammengesetzten Formen festgestellt werden. Allerdings finden sich
dabei auch eigenartige Gedanken verkörpert, welche das Interesse des Fachmanns
wecken.
Textabbildung Bd. 303, S. 56
Fig. 1.Robinson's Regulator.
Eine Ausführung von A. S. F. Robinson in Wantage,
England (* D. R. P. Nr. 87925 vom 21. December 1894) benutzt durch Blattfedern
parallel geführte Excenter. Fig. 1 stellt die
Anordnung dar.
Auf der Trieb welle b ist eine Scheibe a befestigt, in welcher die Schwunggewichte d an Blattfedern c
befestigt sind. Diese Federn sind einerseits mit der Scheibe a fest verbunden, andererseits mit einem Umlegeexcenter e federnd in Verbindung gebracht. Dieses Excenter ist
mit einer Führungs- oder Gleitplatte f verbunden und
erhält durch zwei nahezu rechtwinklig zur Richtung der Gleitfedern c verlaufende, einerseits an der Scheibe a befestigte Blattfedern g
eine parallele Führung. Die Verbindung des Excenters mit den Federn c, auf welchen sich die Schwunggewichte befinden, ist
ebenfalls durch eine Blattfeder h bewerkstelligt. Die
Federn c und g können je
nach der Steifigkeit, welche man ihnen geben will, aus einem oder mehreren
Stahlstreifen bestehen. Die Schwunggewichte d sind mit
Buffern i und k aus
Kautschuk, welche den Ausschlag der Gewichte nach aussen in Verbindung mit
verstellbaren Anschlägen l und nach innen in Verbindung
mit der Nabe m begrenzen, versehen.
Zur Einstellung des Regulators und zur Aenderung der Spannung der die Schwunggewichte
d tragenden Federn c
ist eine Regulirvorrichtung vorgesehen. Danach sind die Befestigungsenden der
Blattfedern c an der Scheibe a mit Stützhebeln n ausgestattet, die in
Gelenken drehbar sind und gegen einander durch ein Schraubengetriebe verstellt
werden können. Dieses Getriebe besteht aus einer mit Rechts- und Linksgewinde
versehenen Schraubenspindel o, welche durch ein Zahnrad
r mit einer Zahnstange q in Eingriff steht. Diese Zahnstange wird durch eine Scheibe, welche auf
der Welle b sitzt, von einem Handrad aus bewegt. Durch
Verschiebung des Handrades längs der Welle b nach der
Scheibe zu werden die Stützhebel n von einander
entfernt und die Spannung der Federn c lässt nach; bei
der Verschiebung in entgegengesetzter Richtung werden die Hebel gegen einander
bewegt und die Federn angespannt.
Um den Gleitungswiderstand des Excenters verändern zu können, ist dieses mit einer
verstellbaren Bremsvorrichtung versehen. Eine kreisförmige Führungs- oder
Gleitplatte f, welche mit dem Excenter e verbunden ist, besitzt einen verstellbaren
Reibungsring, der an einer Aussparung der Führungsplatte f liegt; derselbe wird durch Federn an die benachbarte Trommelwand
angedrückt.
Bei dem Achsenregulator von E. Mertz in Basel (* D. R.
P. Nr. 86325 vom 2. November 1895) stehen die Gewichte unter der Wirkung von Federn,
welche der Fliehkraft entgegenstreben. Durch Aenderung der Spannung dieser Federn
kann eine Verstellung der Umlaufszahl der Maschine bewirkt werden. Fig. 2 und 3 zeigen die
Ausführung.
Textabbildung Bd. 303, S. 56
Achsenregulator von Mertz.
Das Regulatorgehäuse A bildet das Schwungrad und ist auf
dem einen Ende a der Maschinenwelle befestigt. Am
Deckel b dieses mit der Maschinenwelle sich drehenden
Gehäuses sind bei cc zwei Winkelhebel BB angelenkt, von welchen je der eine Arm in ein
Gewicht C und der andere in eine Rolle d endigt. Die Rollen d
fassen in den Einschnitt e eines Stückes D, welches verschiebbar in einem mit dem Deckel b aus einem Stück gegossenen Lager E ruht. Das Lager E ist
mit zwei einander gegenüberliegenden Ausschnitten ee1 versehen, welche die Schwingungen der Hebel BB begrenzen. Mit jeder Kugel C ist eine Stange F verbunden, indem ein
kugelförmiger Theil fderselben gegen eine
entsprechende kugelförmige Aushöhlung f1 der Kugel C anliegt.
Die Stangen f endigen in Vierkante g, welche in Aushöhlungen g1 einer Muffe G des Lagers E eingeschoben ist.
Auf der Muffe G ist ein Schneckenrad H befestigt, welches in eine Schnecke i eingreift, deren Welle I
in dem Lager E ruht, durch eine Bohrung des Deckels b aus dem Regulatorgehäuse austritt und an dem aus b hervorstehenden Ende mit einem Vierkant h versehen ist, durch welchen sie mittels eines auf
denselben aufzusteckenden Schlüssels gedreht werden kann, welche Drehung alsdann
durch die Schnecke i und das Rad H auf die Muffe G
übertragen wird. Bei ihrer Drehung nimmt die Muffe G
durch ihre Aushöhlung g1 und die darin gehaltenen Enden g der
Stangen FF diese letzteren mit. Auf einem Theil ihrer
Länge sind diese mit entgegengesetzten Schraubengewinden KK versehen, und auf jedes dieser Gewinde ist eine Mutter j aufgeschraubt, die mit einem Joch L bezieh. L1 aus einem Stück besteht. An den Enden des Joches
L sind zwei Bügel MM
angehängt, von welchen jeder mit einem Gehäuse N
verbunden ist, während an den beiden Enden des Joches L1 zwei Bügel OO angehängt sind, von welchen jeder an einem über ein Gehäuse N geschobenen Gehäuse P
befestigt ist. Zwischen dem Boden eines jeden Gehäuses N und dem Boden des entsprechenden Gehäuses P
ist eine Schraubenfeder R eingelegt, und eine zweite
Schraubenfeder R1
befindet sich zwischen inneren, durch Erweiterung der Gehäuse N und P gebildeten
Ansätzen. Die beiden Federn RR1 eines jeden Gehäusepaares sind in
entgegengesetzter Richtung gewunden, damit sich ihre Windungen nicht in einander
verwickeln können. Die beiden Schraubenfederpaare RR1, RR1 üben auf die Bügel MM,
OO und folglich auch mittels der Joche LL1 auf die Stangen FF
und die Kugeln oder Gewichte CC einen radialen Zug aus,
welcher bei der Arbeit des Regulators der Centrifugalkraft entgegenwirkt.
Man kann durch Drehen der Welle I auch die Stangen FF in Umdrehung versetzen, wodurch die Joche LL1 in radialer
Richtung verstellt, die beiden Gehäuse NP eines jeden
Paares im entgegengesetzten Sinne zu einander verschoben und dadurch die Spannungen
der beiden in diesen Gehäusen befindlichen Federn RR1 verändert werden.
Gegen das Ende des verschiebbaren Stückes D liegt das
kugelförmige Ende einer Stange S an, welche mit dem
Ende eines der Wirkung einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Feder
ausgesetzten Hebels T verbunden ist, so dass das
kugelförmige Ende dieses Hebels immer gegen das Ende des Stückes D gedrückt wird. Der Hebel T ist durch Zwischenorgane mit dem Ventil verbunden, welches den Zutritt
des Dampfes zu der Maschine regelt.
Die Stangen FF sind einerseits mit einem Wulst o und andererseits mit einer Mutter p versehen, welche dazu dienen, die Bewegungen der
Muttern j auf den Gewindetheilen K der Stangen F zu
begrenzen. Nach aussen endigen die Stangen F je in
einen Vierkant r aus, welcher dazu dient, beim Montiren
des Regulators diese Stangen drehen bezieh. in die Joche LL1 einschrauben zu können. Zwei
Vorsprünge UU am Deckel b
des Gehäuses A dienen dazu, die Wirkung der
Centrifugalkraft auf die Gehäuse NP zu begrenzen.
Der Regulator wirkt auf folgende Weise:
Die Spannung der Federn RR1 sei eine solche, dass die mit dem Regulator
versehene Maschine eine Umlaufszahl von 150 Umdrehungen in der Minute macht. Steigt
nun die Geschwindigkeit der Maschine über diese Zahl, so überwindet die Wirkung der
Centrifugalkraft auf die Kugeln oder Gewichte CC die
Centripetalwirkung, welche die Federn RR1 mittels der Organe NP, MM,
OO, LL1, FF
auf dieselben ausüben, die Kugeln oder Gewichte entfernen sich in Folge dessen mehr
vom Centrum des Gehäuses A und die Winkelhebel BB werden um cc im Sinne
des Pfeiles vv gedreht, folglich auch das Stück, D im Sinne des Pfeiles x
verschoben und das durch T bethätigte Absperrorgan der
Maschine mehr geschlossen. Bei dieser Entfernung der Kugeln oder Gewichte CC vom Centrum des Gehäuses A nehmen dieselben die Stangen FF mit, indem
die Vierkante gg etwas aus der Aushöhlung g1 der Muffe G herausgezogen werden; dabei werden durch die Muttern
j die Joche LL1, die Bügel MM, OO und
die Gehäuse NP ebenfalls mitbewegt, indem diese
letzteren die Federn RR1 mehr zusammendrücken bezieh. spannen.
Wenn aber die Geschwindigkeit der Maschine unter die eingestellte Umlaufszahl fällt,
so überwindet die Centripetalwirkung der Federn RR1 auf die Kugeln oder Gewichte CC jene der Centrifugalkraft auf dieselben, und diese
letzteren werden dem Centrum des Gehäuses A genähert,
wodurch die Hebel B in den Pfeilen vv entgegengesetzter Richtung bewegt, das Stück D in dem Pfeile x
entgegengesetzten Sinne verschoben und das durch T
bethätigte Absperrorgan der Maschine mehr geöffnet wird.
Textabbildung Bd. 303, S. 57
Fig. 4.Achsenregler von Stein.
Wenn man den Regulator einer anderen Tourenzahl der Maschine anpassen will, wie z.B.
einer solchen von 250 Umdrehungen in der Minute, so genügt es, die Welle I im geeigneten Sinne zu drehen, um die Muttern j der Joche LL1 dem Centrum des Gehäuses A zu nähern, wodurch auch die Gehäuse NP
eines jeden Gehäusepaares mehr in einander geschoben und die Federn RR1 mehr gespannt
werden, so dass jetzt eine grössere Centrifugalkraft als vorher nöthig wird, um das
Absperrorgan der Maschine in der der Umlaufszahl entsprechenden Normalstellung zu
halten, und so die Umlaufszahl unbedingt grösser wird, als sie vorher war. Dreht man
dagegen die Welle I im entgegengesetzten Sinne, so
werden die Muttern j und die Joche LL1 wieder mehr vom
Centrum von A entfernt und so durch die Verminderung
der Spannung der Federn RR1 auch die Umlaufszahl der Maschine vermindert.
Der in Fig. 4 dargestellte Achsenregler von B. Stein in Berlin (* D. R. P. Nr. 85507 vom 2. Juni
1895) ist eine Ausbildung der unter Nr. 59644 geschützten Ausführung und bezweckt,
letztere zur Umsteuerung einzurichten. Zu diesem Behufe erhält der Regler zwei sich
gegenüber stehende Pendel. Die frei um die Welle schwingende Scheibe wird an beiden
Seiten von Lenkern angefasst, von welchen jeweils der eine für die eine Drehrichtung
mit dem um denselben Drehzapfen schwingenden Pendel gekuppelt wird, während der
zweite Lenker frei um den sowohl ihn, wie das zugehörige Pendel tragenden Drehzapfen
schwingt.
In der Zeichnung stellen P1P2 die
beiden Pendel, F1F2 die ihnen
zugehörigen Federn, H1H2 die
beiden Lenker dar, an welchen die excentrische Scheibe E hängt. Erfolgt die Kuppelung des Lenkers H2 mit dem Pendel P2 durch den Bolzen B, wie gezeichnet, wobei der Lenker H1 unabhängig von dem
Pendel P1 frei um den
Drehzapfen Z1 schwingen
kann, dann erfolgt beim Ausschwingen des Regulators die Verstellung des
Excentermittelpunktes von a nach b, wobei die Drehrichtung der vom Excenter gesteuerten
Maschine z.B. nach Pfeil 1 erfolgt.
Wird der Bolzen B entfernt und der Gegenlenker H1 so an das Pendel P1 herangedreht, dass
das Auge m1 über das
Auge m1 zu sitzen kommt
und der Bolzen B jetzt zur Verbindung von m1 und n1 benutzt wird, dann
wird beim Ausschlagen des Regulators der Excentermittelpunkt von c nach b bewegt und
dadurch die Drehrichtung der vom Excenter bethätigten Maschine nach dem Pfeil 2 erfolgen. Durch die Kuppelstange K bleiben die Pendel P1P2 gleichsinnig mit einander verkuppelt.
Bei dem Pendelregulator von B. Oltmanns in Dresden (* D.
R. P. Nr. 87183 vom 22. October 1895) wird zur Gegenwirkung gegen die Fliehkraft des
Pendels eine gewundene Biegungsfeder benutzt. Der Zweck dieser Anordnung geht auf
Vermeidung stark belasteter Zapfen.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung schneidet
die Federachse die Spindelachse senkrecht. Die beiden eingeschraubten Endzapfen des
Federkernes spielen in einem senkrechten Schlitz der Kapsel d, so dass der Kern sich etwas senken kann, im Uebrigen aber bei der
Drehung von der Kapsel mitgenommen wird. Das Doppelpendel a hat seinen Aufhängungspunkt in der Federachse, in deren Endzapfen
es gelagert ist. Der Ausschlag des Pendels wird mittels der Schraube b und des Hebels c,
welcher den Federkern sechskantig umfasst, auf den letzteren übertragen. Das äussere
Ende der Feder ist fest mit der Spindel verbunden.
Die Einstellung erfolgt durch Veränderung des Verdrehungswinkels der Feder mittels
der Schraube b mit ihren Muttern und durch Verschieben
der Kugeln auf den Pendelarmen mittels der Schrauben e.
Die Bewegungsübertragung auf die Hülse erfolgt durch die Hebel fghi. Die Verminderung der Eigenreibung ist auf
verschiedene Art zu erreichen versucht worden, insbesondere durch die Anordnung nach
dem Hartung'schen Patent Nr. 75790, allerdings auf
anderem Wege und nicht so vollkommen, da bei demselben noch das Gewicht von Pendel
und Feder an vier Zapfen wirkt, während bei der vorliegenden Construction die Feder
zugleich Träger des Schwungpendels ist, und Pendel, Feder und Spindel fest mit
einander verbunden sind, so dass das eigentliche Tachometer überhaupt keinen
Drehzapfen enthält.
Die gewundene Biegungsfeder ist bei Regulatoren nur in der Anordnung angewendet, dass
ihre Achse mit der Umlaufachse des Regulators zusammenfällt. Eine Untersuchung
zeigt, dass in diesem Falle die Centrifugalkraft die Federwindungen, insbesondere
einen gewissen Querschnitt der Feder so stark auf Biegung beansprucht, dass von
einer wesentlichen Ausnutzung der Feder für den eigentlichen Zweck nicht mehr die
Rede sein kann. Schneidet die Federachse die Umlaufachse senkrecht, so ruft die
Centrifugalkraft in den Federquerschnitten hauptsächlich Zugspannungen, aber nur
ganz unbedeutende Biegungsspannungen hervor, so dass die Ausnutzung nicht merklich
beeinträchtigt wird.
Textabbildung Bd. 303, S. 58
Fig. 5.Pendelregulator von Oltmanns.
Bei jedem Centrifugalregulator wird die durch Umlaufen der Schwungmassen erzeugte
Centrifugalkraft im Gleichgewicht gehalten: entweder durch das Gewicht G der Schwungmassen allein oder noch durch ein
Hülsengewicht Q oder auch durch eine Belastungsfeder
F. Der Theil der Centrifugalkraft, welcher durch
G im Gleichgewicht gehalten wird, sei Cg, derjenige, der durch F
ins Gleichgewicht gesetzt wird, Cf, und derjenige, welcher durch Q im Gleichgewicht gehalten wird, sei Cq. Für die
Brauchbarkeit eines Regulators ist nun nicht allein nöthig, dass sich die gesammte
Centrifugalkraft C in solcher gesetzmässigen
Weise mit wachsendem Abstand x der Schwungkugeln von
der Achse ändert, dass dadurch Astasie oder möglichste Annäherung an die Astasie
erzielt wird, sondern auch die einzelnen Bestandtheile Cg, Cq und Cf müssen in bestimmter Weise mit
wachsendem Abstand x der Schwungmassen von der Spindel
zunehmen. Am wichtigsten ist das Gesetz, nach welchem Cq sich ändert; man kann sich
leicht davon überzeugen, dass am zweckmässigsten eine solche Anordnung ist, bei
welcher, wenn nur Q (und zwar in constanter Grösse)
vorhanden oder wirksam wäre, der Regulator astatisch ausfiele. Astasie hinsichtlich
Q, d.h. Gleichgewicht zwischen Q und Cq für alle Lagen der Muffe bei derselben
Winkelgeschwindigkeit ω tritt ein, wenn Cq
= Mω2x (wobei M der
entsprechende Theil der Schwungmasse) sich durch den Mechanismus aus Q derart bestimmt, dass Cq mit dem Abstand x proportional wächst, oder
Cq = x . const
ist, denn dann wird Mω2x = x . const oder w^2=\frac{const}{M}
behält den gleichen Werth bei.
Die bisher bekannten Constructionen von Regulatoren haben diese Eigenschaft nicht.
Der gesammte Charakter mag bei ihnen vollkommene Astasie sein; er kommt aber so zu
Stande, dass z.B. wie bei dem Regulator von Proell, Kley,
Steinle und Härtung G labile Anordnung
hervorruft, während Q stark statischen Charakter
erzeugt, welche beide Wirkungen sich gegenseitig ausgleichen.
Textabbildung Bd. 303, S. 59
Regulator von Tolle.
Aendert man in einem solchen Falle behufs Aenderung der Tourenzahl die
Hülsenbelastung Q, so wird dadurch der gesammte
Charakter des Regulators verändert, die Astasie verschwindet und der Regulator wird
stark statisch oder labil, somit unbrauchbar. Aber auch ohne besondere Absicht
stellt sich eine solche Veränderung der Hülsenbelastung im Betriebe ein, durch den
Widerstand des Stellzeuges nämlich, der sich beim Aufwärtsgang der Muffe als
Belastung, beim Niedergang derselben als Entlastung darstellt. Ist dagegen der durch
Q allein bedingte Charakter Astasie (der
Gesammtcharakter natürlich ebenfalls), so tritt bei Abänderung von Q keine Aenderung der gesammten Astasie ein. Dies
herbeizuführen ist der Zweck des in Fig. 6 dargestellten
Regulators, welcher von M. Tolle in Köln (* D. R. P.
Nr. 86718 vom 27. Januar 1895) angegeben wird. Die Verbindungslinien
\overline{12} der beiden Zapfen 1 und 2 weichen von der geraden
Verbindungslinie \overline{14} des Kugelmittelpunktes 4 und des festen Drehpunktes 1 um einen Winkel α nach aussen ab. Winkel
α muss nun eine ganz bestimmte, von den Maassen des
Regulators abhängige Grösse haben, welche sich aus nachfolgender Berechnung
ergibt.
Der mittlere Ausschlagwinkel (oder ein innerhalb der Grenzen der Benutzung liegender
Ausschlagwinkel) sei φ, der zugehörige Abstand der
Schwungmasse von der Spindel sei x, Zapfen 1 habe von der Spindel den Abstand c, ebenso Zapfen 3, der
Arm \overline{12} sei = dem Arm
\overline{23}=b, und der Arm
\overline{14}=a, so muss gemacht werden:
tg\m\alpha=\frac{c}{a\,cos^2\,\varphi}+tg^2\,\varphi.
Bei Abweichung von der rhombischen Aufhängung wird eine
entsprechende kleine Correctur von α vorgenommen.
In Verbindung mit dieser Eigenschaft beabsichtigt Erfinder auch die in Fig. 7 dargestellte Art
der Federbelastung anzuwenden. Die sonst gebräuchlichen Federanordnungen, z.B. nach
D. R. P. Nr. 35880, 71040, 64755, mit axialer Anordnung der Feder haben den
Uebelstand bedeutender Eigenreibung und daher geringer Empfindlichkeit. Es rührt
dies daher, dass die der Centrifugalkraft das Gleichgewicht haltende Federspannung
sich durch mehrere Stangen hindurch fortpflanzen muss. Fig. 7 vermeidet diesen
Uebelstand, der wagerechten Centrifugalkraft wird eine wagerechte Federspannung
entgegengesetzt und dadurch fast jeder Zapfendruck vermieden; auf den festen Zapfen
überträgt sich nur noch die Differenz der Federspannung minus der Centrifugalkraft.
Bei flüchtiger Betrachtung scheint die durch D. R. P. Nr. 75790 geschützte Anordnung
von H. Härtung den angegebenen Zweck besser zu
erfüllen, denn dabei wird die Centrifugalkraft ganz direct abgefangen, so dass die
Zapfen fast druckfrei bleiben, nur das Gewicht der Schwungmassen zu tragen haben,
während bei der Anordnung nach Fig. 7 der Angriffspunkt 5 der Feder von dem
Mittelpunkt 4 der Schwungkugeln entfernt ist, und zwar
so, dass die Verbindungslinie \overline{15} von der
Verbindungslinie \overline{14} um einen Winkel β nach aussen hin abweicht.
Durch diese Anordnung aber wird es überhaupt erst möglich, Astasie bei senkrecht zur
Spindel gerichteter Feder herbeizuführen. Bei Hartung's
Art der Federanordnung müssen, da für Astasie die Centrifugalkräfte proportional mit
den Abständen der Schwungmassen von der Spindel zunehmen, auch die Federspannungen
proportional hiermit wachsen, d.h. für die Federspannung O müsste das Ende der Feder in der Spindel liegen; der Anfang liegt
ebendaselbst, somit müsste die Feder im spannungslosen Zustande die Länge O haben, was unmöglich ist. Hat nun aber eine Feder im
spannungslosen Zustande die Länge, so wechseln die
Spannungen proportional mit der Entfernung der Schwungkugeln von einer im Abstande
e parallel zur Spindel gezogenen Achse aus, die
Federkräfte wachsen schneller, als der Astasie entspricht, d.h. der Regulator würde
so stark statisch, dass er unbrauchbar ist. In Fig. 7 sind Federkraft
und Centrifugalkraft nicht gleich gross, sondern ihre Momente, bezogen auf den
Drehpunkt 1, müssen gleich gross werden. Da nun die
(senkrecht gemessenen) Hebelarme der Federspannung schneller abnehmen als die der
Centrifugalkräfte, so müssen umgekehrt die letzteren langsamer wachsen als die
Federkräfte, wodurch wieder an Stelle eines stark statischen Regulators ein
astatischer entsteht, wenn nur Winkel β genügend gross
gemacht wird. Je grösser also die Federlänge im spannungslosen Zustande der Feder
F1 sein soll, um so
grösser wird β gemacht werden. Das besondere Maass von
β ist in jedem einzelnen Falle aus den
Federabmessungen nach bekannten Rechnungsmethoden zu ermitteln. Wird β noch grösser ausgeführt, so würde der Regulator
labil. Auch diese Eigenschaft beabsichtigt der Erfinder zu benutzen.
Zunächst lässt sich ohne Aenderung des Charakters zu Fig. 7 ein
Belastungsgewicht hinzufügen. Man hat es dadurch in der Gewalt, im Bedarfsfalle den
Regulator für eine neue Tourenzahl einzurichten.
Die Veränderung des Hülsengewichtes Q ist aber noch
immer zu unbequem. Leichter wäre es, durch Spannen einer Feder eine constante Kraft
als Hülsenbelastung hinzuzufügen. Eine solche Feder ertheilte dem Regulator von
vornherein einen stark statischen Charakter wegen der beim Steigen der Muffe
wachsenden Federspannung (nur bei constanter Muffenbelastung ergibt sich ja hier
Astasie). Um diesen statischere Charakter wieder zu eliminiren, wird eine zweite
Feder benutzt, welche bei genügender Grösse des Winkels β den Regulator labil machen würde.
Die Veränderung der Tourenzahl bei dem Proell'schen
Federregulator war bisher nur in sehr engen Grenzen durch Anwendung der sogen.
Gegenfeder möglich. Selbst bei einer Aenderung der Tourenzahl um wenige Grade werden
durch die zu einander nicht proportionalen Zusammenpressungen der Haupt- und
Gegenfeder labile Gleichgewichtslagen hervorgerufen, zu deren Beseitigung man
gezwungen ist, dem Regulator von vornherein einen mehr statischen Charakter zu
geben.
Textabbildung Bd. 303, S. 60
Regulator der Maschinenfabrik Augsburg.
Diesen Mangel möglichst vollkommen zu beseitigen, ist der Zweck einer der Maschinenfabrik Augsburg (* D. R. P. Nr. 87645 vom 24.
September 1895) patentirten Ausführung, welche in Fig. 8 schematisch
dargestellt ist.
Die Kurbel EI, sowie der doppelarmige, mit dem
verschiebbaren Laufgewicht Q ausgerüstete Hebel ML sitzen fest auf der in dem Gestellarm A drehbar gelagerten Achse I. Mittels des Lenkers EG ist die Kurbel mit
dem Hülsenhebel HK gelenkig verbunden. Letzterer ist
bei H drehbar gelagert und greift bei K an der Regulatorhülse an. Der Federregulator ist der
einfacheren Erörterung halber astatisch eingestellt, so dass er sich bei
gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit in jeder Hülsenlage im Gleichgewicht
befindet. Bewegt sich die Hülse von ihrer untersten in ihre oberste Lage, so wächst
die Centrifugalkraft der Kugeln (bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit)
proportional mit dem Abstande derselben von der Drehachse.
Die dieser Centrifugalkraft das Gleichgewicht haltende Federkraft, welche auch
an der Regulatorhülse angreifend gedacht werden kann, muss sich demgemäss während
des Hülsenhubes ebenfalls in einem bestimmten Verhältniss ändern. In dem
vorliegenden Falle verhält sich z.B. die Hülsenbelastung in der untersten zu
derjenigen in der obersten Hülsenstellung ungefähr wie 10 : 6; durch Hinzufügen
eines während des Hülsenhubes constanten Belastungsgewichtes von der relativen
Grösse 2 würde dieses Verhältniss 10 : 6 übergehen in das Verhältniss 10 + 2 : 6 + 2
oder 12 : 8.
Die Centrifugalkraft der Kugeln sei in Folge Vergrösserung der Winkelgeschwindigkeit
so weit angewachsen, dass sie bei unterster Hülsenstellung der Hülsenbelastung 12
gerade wieder das Gleichgewicht hält. Bleibt nun die Winkelgeschwindigkeit constant,
während die Hülse sich ihrer obersten Stellung zu bewegen soll, so nimmt die
Centrifugalkraft der Kugeln auch hier im Verhältniss der Kugelabstände von der
Drehungsachse zu, während die Hülsenbelastung im Verhältniss 12 : 8, demnach weniger
rasch abnimmt und für die höheren Hülsenstellungen einen Ueberschuss aufweist; um
Gleichgewicht herzustellen, müsste die Centrifugalkraft in den oberen Lagen durch
Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit vergrössert werden; der Regulator würde also
einen statischen Charakter annehmen.
Die Tourenzahl eines Federreglers kann durch Gewichtsbelastung nur mit Beeinflussung
seines Charakters geändert werden.
Fig. 9 stellt eine
derartige Anordnung bekannter Art dar, bei welcher die Hülse durch eine an dem
Hülsenhebel angeordnete Feder entlastet wird.
Bekanntlich wächst die Federkraft einer Feder proportional mit deren
Zusammenpressung. In Fig.
9 sind die Zusammenpressungen der Gegenfeder in der obersten und untersten
Lage der Hülse für zwei Angriffsstellen mit f1 und f2 bezieh. f3 und f4 bezeichnet.
Durch die schräge Lage der Schraubenspindel wird das Verhältniss dieser Strecken
\frac{f_1}{f_2}\,:\,\frac{f_3}{f_4} constant zu erhalten
gesucht; dieses Mittel erweist sich jedoch meist schon innerhalb sehr enger Grenzen
als unzureichend, ausserdem wird der Charakter des Regulators auch in den
Zwischenlagen nicht unbeträchtlich verändert, so dass selbst labile Lagen auftreten.
Um letzterem Uebelstande entgegenzuwirken, ist man gezwungen, dem Regulator von
vornherein einen mehr statischen Charakter zu geben.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Kurbelmechanismus ist folgende: Die Schwerkraft
des Laufgewichts Q kann ersetzt gedacht werden durch
eine bei E angreifende, senkrecht zum Hebelarm EI gerichtete Kraft q.
Wird die kleine Aenderung des Hebelarmes l in Folge der
Kreisbewegung von Q vernachlässigt, so kann q als constant angesehen werden; q äussert seine Wirkung durch Vermittelung des Lenkers
EG auf den Zapfen G
und kann hier ersetzt werden durch eine an dem Zapfen G
angreifende, senkrecht zum Hebel HK gerichtete Kraft
t1, deren Grösse sich aus folgender Erwägung ergibt.
Die Zapfen G und E bewegen
sich in Kreisen, demzufolge gehen die Senkrechten auf ihre Bahnen durch die
Mittelpunkte H bezieh. I
dieser Kreise. Der Schnittpunkt p1 von GH und EI stellt das Momentencentrum dar; aus der
Momentengleichung um den Pol p1 ergibt sich die Grösse von t1
t_1=q\,\frac{\alpha_1}{\beta_1},
ebenso
t_2=q\,\frac{\alpha_2}{\beta_2}
und das Verhältniss dieser beiden Kräfte t1 und t2 für die extremen
Lagen der Hülse
\frac{t_1}{t_2}=\frac{\frac{\alpha_1}{\beta_1}}{\frac{\alpha_2}{\beta_2}}
Wie aus Fig. 8
unmittelbar ersichtlich, ändert in Folge der eigenartigen Aufhängung der Quotient
\frac{\alpha_1}{\beta_1} und damit auch t1 seinen Werth,
während die Hülse von ihrer untersten in ihre oberste Lage sich bewegt.
Das Verhältniss von t1 :
t2 für einen
gegebenen Regler bleibt für die beiden extremen Lagen der Hülse unverändert, welchen
Werth auch q in Folge einer Verschiebung des
Laufgewichtes Q erhalten mag; dadurch ist der Charakter
des Regulators für die beiden äussersten Lagen auch für verschieden grosse Be- und
Entlastungen gesichert; für die Zwischenlagen liefert der Regler gleichfalls
passende Werthe.
Das Verhältniss von t1 :
t2 kann für einen
neu zu construirenden Regler durch Verlegen der Drehpunkte I und H geändert und dadurch einem in Frage
kommenden Regulator angepasst werden.
(Schluss folgt.)