Neue Regulatoren. Mit Abbildungen. Neue Regulatoren. Die Möglichkeit einer Aenderung der Umlaufszahl der Kraftmaschinen wird jetzt vielfach als Bedingung gestellt. Unter dieser Rücksicht werden zahlreiche Vorschläge gemacht, um den Regulator zu befähigen, durch eine entsprechende Verstellung während des Ganges die Zahl der Umläufe der Maschine zu beeinflussen, ohne dass eine Betriebsunterbrechung vorgenommen werden muss. Diese Aenderungen in der Geschwindigkeit werden oft bis zu 20 Proc. mehr oder weniger verlangt, so dass ein beträchtlicher Eingriff des Reglers auf das Füllungsverhältniss erforderlich wird. Am einfachsten wird diese Verstellung des Regulators durch Aenderung der Hülsenbelastung erzielt, indem bei Gewichtsbelastung der Hülse ein Laufgewicht verschoben wird, oder bei Federbelastung die Spannung der Feder geändert wird. Diese Art der Verstellung hat aber den wesentlichen Nachtheil, dass die Regulatoren ihre Energie bei Verkleinerung der Umlaufszahl stark herabsetzen. F. Brauneis rechnet im Prakt. Maschinenconstructeur, 1897 * S. 19, auf Grund der Grashof'schen Formeln aus, dass bei einer Aenderung der Umlaufszahl um 27 Proc. die Energie bei der kleineren Umdrehungszahl um 62,5 Proc., also um mehr als die Hälfte ihres Werthes herabgesetzt wird. Man müsste zur Vermeidung des Uebelstandes somit einen um 62,5 Proc. zu schweren Regulator anwenden, als es ohne die Möglichkeit einer Aenderung der Umlaufszahl erforderlich wäre. Weiter ist von Nachtheil, dass durch Aenderung der Hülsenbelastung auch eine Aenderung der Füllung erfolgt, welche selten erwünscht ist, manchmal sogar gefährlich werden kann. Dann muss der Dampf gedrosselt werden, was ökonomisch ungünstig ist. Um die Umlaufszahl einer Maschine bis zu 30 Proc. nach oben oder unten bei Anwendung eines beliebigen Regulatorsystems ändern zu können, ohne dass die obigen Nachtheile eintreten, wird von Brauneis a. a. O. die in Fig. 1 skizzirte Einrichtung vorgeschlagen. Textabbildung Bd. 305, S. 268 Regulatorenanordnung von Brauneis. Auf der Regulatorspindel ist ein loses kleines Handrad h aufgesteckt, dessen verlängerte Nabe Gewinde trägt. Die Metallmutter m umgreift das Kopfstück k mit den Regulatorhebeln l. Dieses Kopfstück k ist mittels Keil mit der Spindel verbunden, welch letztere für ihn einen eingearbeiteten Schlitz besitzt. Weder das Handrädchen noch die Mutter nehmen an der Drehung der Spindel theil. Es muss daher die Gewindereibung Gr gleich sein der gleitenden Reibung zwischen der Auflagefläche der Mutter und dem Kopfstücke. Ferner muss, um die Selbsthemmung zwischen der Mutter und dem Handrädchen zu erzielen, der Reibungswinkel ρ ⋝ α sein, wobei α der Steigungswinkel des Gewindes ist. Es kann sich daher die Mutter mit dem Kopfstücke drehen und muss bei Drehung des Handrades sich heben bezieh. senken. Um die Verstellung der Tourenzahl rascher herbeizuführen, kann auch die Mutter ein Handrädchen erhalten, welches dann dem Rad h entgegengesetzt gedreht wird. Die Wirkung dieser Construction besteht darin, dass durch die Vergrösserung oder Verkleinerung des Kugelaufhängewinkels β eine Veränderung der Tourenzahl des Regulators und der Maschine herbeigeführt wird. Dreht man an dem Handrädchen h, so wird die Mutter gesenkt und mit ihr auch das Kopfstück und die Hebel; dadurch wird der Winkel β grösser. Betrachten wir einmal den am meisten astatischen Kley-Regulator (Fig. 2). Für diesen ist: n^2=\frac{98\,.\,1\,g}{l\,cos\,\beta-e\,ctg\,\beta}\,\left(1+\frac{Q}{G}\,\frac{a}{l}\right) (alle Maasse in Meter) Je grösser somit der β wird, desto kleiner wird der Nenner des Bruches und desto grösser n2, z.B. n^2=\frac{98\,.\,1\,g}{l\,cos\,\beta-e\,ctg\,\beta}\,\left(1+\frac{Q}{G}\,\frac{a}{l}\right) Es wäre l = 0,334 e = 0,03 β = 280 Q = 103 k G = 7 k \frac{a}{l} = 0,58 g = 9,81 Es ist dann n^2=\frac{98,1\,.\,9,81}{0,334\,cos\,28^{\circ}-0,03\,ctg\,28^{\circ}}\,\left(1+\frac{103}{7}\,.\,0,58\right) n2 = 36060 somit n=\sqrt{86060} n = 189 Touren in der Minute. Durch Verdrehen des Handrades wäre ∢ β = 30° 40° 55° dem entspricht n = 191 199 225 Touren in der Minute. Dies entspricht somit einer Tourendifferenz von 20 Proc. Eine grössere Tourendifferenz dürfte bei Transmissionsdampfmaschinen kaum je gefordert werden. Man hat es somit bei dieser Construction in der Hand, die Tourenzahl genau zu adjustiren, so dass dieselbe innerhalb gewisser Grenzen auf einfache Art während des Betriebes geändert werden kann. Selbstverständlich ist diese Construction auch für die übrigen Regulatorsysteme anwendbar und lässt sich die Aenderung des Aufhängewinkels auf die verschiedenste Art und Weise ausführen. Ausser für die Transmissionsdampfmaschine, für welche sie am besten geeignet ist, kann sie aber auch bei Luftcompressoren oder Pumpen Anwendung finden. Der Regulator verwandelt sich dann in einen sogen. Leistungsregulator, welcher bei gleichbleibender Füllung bloss die Tourenzahl ändert. Diese Species von Regulatoren sind bloss für letztere Zwecke geeignet, während sie bei Transmissionsdampfmaschinen wegen ihres hohen Ungleichförmigkeitsgrades absolut unbrauchbar sind. Durch obige Construction lässt sich der beste Regulator, ob astatisch oder pseudo-astatisch in einen Leistungsregulator verwandeln, dessen Tourenänderung 30 Proc. beträgt. Bei Luftcompressoren u.s.w., wo es sich voraussichtlich um keine grössere Tourenänderung handelt, wo z.B. die Umdrehungszahl der Maschine von 55 auf 80 Touren in der Minute oder umgekehrt geändert werden soll, ist diese Construction sehr gut anwendbar, wie aus Folgendem hervorgeht: Verkleinert man den Aufhängewinkel unter 28°, so tritt eine Vergrösserung der Tourenzahl ein, und zwar bei β = 28° 20° 10° wird n = 189 194 240 Touren in der Minute. Dies entspricht einer Differenz von 30 Proc. Während sich jedoch der Ungleichförmigkeitsgrad bei Vergrösserung des Aufhängewinkels zwischen d = 0,02 – 0,04 bewegt, ist für den obigen Fall δ = 0,5. Somit ist eine Verkleinerung des Aufhängewinkels bloss für den Leistungsregulator zulässig, für den Geschwindigkeitsregulator aber unzulässig. Durch einfache Verbindung der Construction mit dem Recipienten u.s.w. des Compressors oder einer Pumpe durch Verbindung ihres Druckarmes ist es möglich, bei Erhöhung des Druckes in denselben eine Verminderung der Tourenzahl des Compressors oder beim Sinken des Druckes, eine Vergrösserung der Tourenzahl herbeizuführen. Es kann somit die Leistung der Maschine auch unabhängig vom Maschinisten selbsthätig regulirt werden. Zu diesem Behufe ist unterhalb des Handrädchens h am Regulator (Fig. 3) noch eine Schnurscheibe und an der Maschinenhausmauer oder irgend einem geeigneten Platze sind weitere zwei Rollen angeordnet. Um diese Rollen ist eine Schnur geschlungen, welche an dem einen Ende ein verstellbares Gewicht oder eine verstellbare Feder befestigt hat, während das andere Ende mit der Stange eines Kolbens in einem kleinen Cylinder in Verbindung steht, in welch letzterem ein absperrbares Röhrchen vom Luftrecipienten u.s.w. führt. Für die Grösse des Gegengewichtes oder des Federdruckes gilt die Formel: P=\frac{\pi}{4}\,dê\,.\,p\,\eta wobei P = Gegengewicht oder Federdruck, d = Kolbendiameter des kleinen Cylinders, p = Spannung im Druckbehälter, η = Coefficient des Spannungsabfalles, abhängig von      der Länge des Röhrchens (η = 0,95 – 0,98). Wird nun absichtlich der Druck erhöht, so kann dies leicht durch Verstellen der Feder oder Vergrössern des Gegengewichtes ausgeglichen werden. Wird z.B. bei einem Steigen des Druckes das Gegengewicht gehoben, so wird dadurch auch die Scheibe verdreht und mit ihr auch die Mutter m und der Aufhängewinkel β der Kugeln verändert; er wird grösser und mithin auch die Tourenzahl des Compressors u.s.w. kleiner, ohne dass die Füllung der Dampfmaschine geändert worden wäre. Die Maschine wird langsamer laufen, bis der Druckausgleich stattgefunden hat. Selbstverständlich wirkt dieser Regulator auch auf die Füllung der Maschine bei auftretenden Kraftdifferenzen ein. Um die Umlaufszahl, mit welcher ein Achsenregulator (Flachregler) regelt, im Gang der Maschine ändern zu können, wird nach dem Vorschlage von R. Dörfel in Prag (D. R. P. Nr. 89364) die Reglerfeder, deren eines Ende am Schwungpendel angehängt ist, mit dem anderen Ende, dem sogen. ruhenden Ende, verschiebbar befestigt. Diese Verschiebung darf nicht in der Achsenrichtung der Feder erfolgen, wodurch nur die Spannung der Feder sich ändern würde, sondern sie muss gleichzeitig dem ruhenden Federende eine seitliche Verschiebung ertheilen, welche die Federachse gegenüber dem Anhängepunkt am Pendel dreht, daher die wirksamen Angriffshebelarme ändert. In welchem Maasse Spannung und Verschiebung zu benutzen ist, lässt sich nur an Hand der Momentgleichung des Pendels für constante Winkelgeschwindigkeit w. M = G/g . O0 w2 R . sin α beurtheilen, worin G das Schwunggewicht, R dessen Abstand vom Aufhängepunkt o des Pendels, O0 den Abstand dieses Aufhängepunktes vom Wellenmittel O und α den Winkel des Pendels gegen O0 bedeutet (Fig. 4). Für verschiedene w sollen die Momente der Federspannung innerhalb des gewählten gleichbleibenden Ausschlagwinkels α min bis α max sich den Momenten des Schwungpendels mit der gewünschten Pseudoastasie anschmiegen. Die Erfüllung dieser Bedingung durch gleichzeitige Veränderung sowohl der Federspannung als auch des Angriffsradius bezieh. der Angriffsradien bei verschiedenem a ist der theoretisch neuartige Kern der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 und 6 zeigen die Veränderung der Momente. Das ruhende Federende wird von L nach L1 gebracht, SL ist > SL1, daher die Spannung der Feder in L1 geringer als in der Lage L. Die Gewichtsmomente verlaufen proportional \frac{w^2}{w_1}, daher schneidet die für w2 berechnete astatische Linie des Reglers MM1 (Linie der in die Federachse reducirten astatisch für w = Const. berechneten Gewichtsmomente) die Abscissenachse in einem Punkt A (Fig. 6), durch welchen alle astatischen Linien für beliebige w1 = Const., also auch M1M1' hindurchgehen. Textabbildung Bd. 305, S. 270 Aendern der Umlaufszahl der Maschine von Dörfel. Es ist nun FF1 die Linie der zu MM1 gehörigen Federspannungen, wobei im Sinne der Darstellung die Ordinate die Federspannung, die Abscisse die Federdeformation vorstellt. Die Abweichung MF und M11F11 kennzeichnet die Pseudoastasie, die Umlaufszahl in der oberen Grenzlage z.B. berechnet sich aus w1 = w \sqrt{\frac{s^1F^1}{s^1M^1}}. Würde nun bei der neuen verminderten Umlaufszahl (bei der astatischen Linie M1M11) die Federspannung nur einfach vermindert, so senkt sich die Linie der Federspannung parallel zu sich selbst (Fig. 6) nach F1F11, gibt daher sehr bedeutend Abweichungen gegen die constante Umlaufszahl, weil F1M1 gegen sM1, F11 M11 gegen s1M11 sehr gross ist. Die Erzielung einer befriedigenden Pseudoastasie fordert eine weichere Feder, deren Spannungsgesetz etwa nach F2F21 verläuft. Die Verschiebung des Aufhängepunktes L und L1 bewirkt (Fig. 5), dass die vorhandene Feder an verschiedenen Angriffsradien wirkt. In der Lage L entspricht der Innenlage des Pendels bezieh. der Federlage SL der Hebelarm (Angriffsradius) r; der Aussenlage des Pendels oder der Federlage S1L entspricht r1, wobei r1 > r. In der Lage L1 entspricht den Federlagen L1S der Radius r1, jener bei L1S der Radius r11; nun ist aber r11 < r1, das Drehmoment der Feder nimmt daher in der Lage L1 bei im Ganzen verminderter Spannung weit weniger zu als früher, schmiegt sich daher, wie verlangt, der weniger zunehmenden astatischen Linie der Fliehkraftsmomente M1M11 richtig an. Die constructive Lösung ist aus den Abbildungen zu erkennen. Das ruhende Ende der Feder ist in Fig. 4 bei L an einem Hebel H angehängt, der um einen Bolzen B drehbar ist. In Fig. 7 ist das ruhende Ende der Feder bei L an den Ohren einer Muffe angehängt, welche um die Welle (Nabe) drehbar ist. Die Verdrehung des Hebels H in Fig. 4 erfolgt am einfachsten durch einen axial verschiebbaren Kegel, gegen welchen sich die säbelförmigen oder sonst passend geformten oder mit Laufrollen versehenen Verlängerungen des Hebels oder der Hebel H unter Einwirkung der Spannung der Feder, eventuell einer Hilfsfeder legen. Zieht man diesen Kegel, der sich auf der Reglernabe führt und zweckmässiger Weise, durch Führungskeile gezwungen, mit umläuft (Fig. 8), heraus, so folgen die Pendel und führen den ruhenden Endpunkt L nach Bedarf in Zwischenlagen bis nach L1, und umgekehrt. Die Verschiebung des Kegels erfolgt in Fig. 8 dadurch, dass derselbe zunächst querbeweglich gekuppelt mit einer Spindel W verbunden ist, welche demnach mit rotirt. Diese Spindel läuft in einer Röhre, welche gegen Drehung durch Führungsbolzen gehindert ist und auch eine Spurpfanne zur Aufnahme des axialen Schubes besitzt. Aussen ist auf der Röhre Gewinde geschnitten, so dass dieselbe mittels einer drehbaren Mutter, eventuell mit Wurmantrieb oder mit Kegelrädern o. dgl. auch mit einer längeren Zwischentransmission von einem entfernteren Orte verschoben werden kann, wobei sie den Kegel und hiermit die Umlaufszahl verstellt. Es kann auch der Kegel durch eine Manschette gefasst und wie eine Kuppelungsmuffe durch Hebel und Schraube verstellt werden. In Fig. 7 ist dargestellt, wie die Verdrehung der Muffe, an welcher die Federenden befestigt sind, erfolgt. Die Muffe ist durch einen vorgeschraubten Deckel der Reglertrommel gegen axiale Verschiebung gehalten. Sie ist innen mit schraubenförmig geschnittenen Nuthen versehen, in welche die Gänge einer verschiebbaren zweiten Muffe passen. Diese zweite Muffe führt sich in Feder und Nuthkeilen auf der Reglernabe, sie dreht sich mit, kann aber durch einen Manschettenring mit Hebel und Schraube oder durch einen Mechanismus, wie in Fig. 8, verschoben, also herausgezogen oder hineingeschoben werden. Hierdurch wird die Muffe, an welcher die Federn in L angehängt sind, wie gewünscht verdreht. Der gewünschte Zweck kann durch mitumlaufende Räderwerke mit abzubremsenden Handrädern in bekannter Weise auch erreicht werden, wobei nur festzuhalten, dass die angestrebte Verschiebung des Kegels oder Verdrehung der Muffe mit genügend grosser Uebersetzung und fein empfindlich erfolgt und der Mechanismus in der gegebenen Lage verlässlich verbleibt. Die Lage des Hebels in Fig. 4 kann ebenso auf der gegenüberliegenden Seite erfolgen, der Weg LL1 kann auch durch geradlinige Verschiebung in einem Schlitz zurückgelegt werden. Die Hebel H können nach Bedarf gekröpft ausgeführt werden oder durch Torsionsspindeln übertragend auf einen ausserhalb der Ebene des Reglers liegenden Kegel sich stützen. Sie können auch statt in einer zur Umlaufsachse senkrechten Ebene (Bolzen B parallel zur Umlaufsachse) in einer durch diese Umlaufsachse gehenden Ebene ausschlagen (Bolzen B parallel zur Reglerebene), wenn eine besonders weite Uebersetzung nöthig ist. Ebenso sind Regler mit Druckfedern, Regler mit nur einem Pendel und einer Feder oder mehr als zwei Pendeln und Federn in der Umlaufszahl stellbar einzurichten, wobei immer kennzeichnend ist, dass das ruhende Federende seitlich bewegt und zugleich die Federspannung geändert wird. Von J. R. Frikart in München (D. R. P. Nr. 89484) wird zur Ermöglichung der Verstellung der Umlaufszahl bei Achsenregulatoren die in Fig. 9 bis 14 dargestellte Vorrichtung angegeben. Textabbildung Bd. 305, S. 271 Fig. 9.Verstellung der Umlaufszahl bei Achsenregulatoren von Frikart. In den Punkten bb (Fig. 9 und 10) sind eine beliebige Anzahl (hier vier) Rahmen aa aufgehängt, welche einerseits durch die Federn EE nach dem Centrum der Welle F gedrückt werden, andererseits verstellbare Gewichte cc tragen, die durch ihre Centrifugalkraft den Federn EE das Gleichgewicht halten. Je nachdem diese Gewichte cc ihren Aufhängepunkten bb näher oder ferner gebracht werden, wird sich die zum Gleichgewichtszustand nöthige Umlaufszahl vergrössern oder verkleinern. Um nun während des Ganges die Lage der Gewichte cc zu verändern, sind die Rahmen a a nach der auf Fig. 11 dargestellten Anordnung gebaut. Zwischen den beiden Längsschienen a a ist das Gewicht c c geführt und durch die Schraubenspindel G verschiebbar, wenn letztere durch die Zahnräder HH1 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird. Durch den einen Drehzapfen J des Rahmens wird die Verstellungskraft mittels des Hebels K auf das Excenter LL übertragen, während durch den anderen hohlen Zapfen M hindurch das Zahnrad H1 mit dem Zahnrad N verbunden ist. Textabbildung Bd. 305, S. 271 Fig. 10.Verstellung der Umlaufszahl bei Achsenregulatoren von Frikart. Alle Zahnräder NN sind durch die Räder OO, die Wellen PP und die Räder QQ mit den zwei sich um das Wellencentrum F drehenden, unter sich unabhängigen Zahnrädern R und R1 verbunden, welch letztere auf ihrer Rückseite zur Aufnahme der Reibungskegel S und S1 kegelförmig ausgedreht sind. Die beiden Zahnräder R und R1 werden durch den Ring T und die in demselben befindlichen Spurzapfen der Wellen PP in ihrer richtigen Stellung gehalten. Die beiden durch eine Hülse mit einander verbundenen Reibungskegel SS1 können auf der feststehenden Hülse U gleitend durch die Schrauben VV in der Längsrichtung der Welle beiderseitig verschoben werden, bis der eine oder andere Reibungskegel S oder S1 zur Wirkung kommt. Die beiden Schrauben VV tragen Zahnräder WW, die durch das Zahnrad X verbunden sind und durch den Handgriff Y bewegt werden können. Die Wirkungsweise ist nun folgende: Die Hauptwelle F mit dem gesammten Regulator, den Wellen PP, den Zahnrädern QQ und RR dreht sich, währenddem die Reibungskegel SS1 stillstehen und weder das Rad R, noch dasjenige R1 berühren. Soll nun die Umlaufszahl verändert werden, so wird durch die Drehung in der einen oder anderen Richtung des Handgriffes Y, der Räder X und W und der Schrauben VV der eine oder der andere der beiden Kegel SS1 mit dem ihm entsprechenden Rade R oder R1 in Berührung gebracht, wodurch dasselbe stehen bleibt. Da nun die Wellen PP fortwährend mit dem ganzen Regulator und mit der Welle F umlaufen, so werden beim Stillstand des Rades R oder R1 sich alle Wellen PP so lange um sich selbst drehen, als die Berührung im Kegel dauert. Diese Bewegung der Wellen PP wird sich durch die Zahnräder ONH1H den Schrauben G mittheilen und eine Verschiebung der Gewichte cc veranlassen. Textabbildung Bd. 305, S. 272 Fig. 11.Verstellung der Umlaufszahl bei Achsenregulatoren von Frikart. Die innerste Lage der Gewichte cc entspricht der höchsten, die äusserste der niedrigsten Umlaufszahl; um die Grenzen der Veränderung möglichst gross zu machen, wird der gesammte Rahmen aa durch Gegengewichte, welche dem Gewicht cc entgegengesetzt angebracht sind, so ausbalancirt, dass sein Schwerpunkt mit allen Querverbindungen, der Spindel G, dem Zahnrad H und dem Hebel K, in seine Drehungsachse bb zu liegen kommt. Textabbildung Bd. 305, S. 272 Verstellung der Umlaufszahl bei Achsenregulatoren von Frikart. Sobald die nöthige Verschiebung des Gewichtes und dadurch die gewünschte Veränderung der Umlaufszahl bewerkstelligt ist, muss durch Zurückführung des Handgriffes Y auf seine mittlere Stellung die Verbindung der Kegel S oder S1 mit den Rädern R oder R1 wieder aufgehoben und dadurch der ganze Apparat ausser Thätigkeit gesetzt werden; sollte dies jedoch aus Versehen unterlassen werden, so ist in den Gewichten cc ein Sicherheitsapparat angebracht, durch welchen die Einwirkung der Schraubenspindeln GG selbständig ausser Thätigkeit gesetzt wird, sobald die Gewichte in ihren äussersten oder innersten Lagen angekommen sind. Dieser Sicherheitsapparat ist durch Fig. 12 bis 14 dargestellt und folgendermaassen construirt: Auf der Schraubenspindel G läuft die im Gewicht cc drehbare Mutter f, welche auf beiden Seiten ein Sperrrad h trägt. Da nun das eine Sperrad nach rechts, das andere nach links sperrt, so kann sich die Mutter f im Gewicht cc nicht drehen, so lange beiderseitig die Klinken ii, welche durch Federn gegen die Räder hh gepresst werden, in dieselben eingreifen. Nähert sich nun das Gewicht cc dem Ende seines Hubes, so werden die auf dieser Seite sitzenden Klinken ii dadurch ausser Thätigkeit gesetzt, dass die auf denselben angebrachten Nasen kk durch die schiefen Schlitze ll nach aussen gerückt werden, worauf sich dann die Mutter f im Gewichte cc frei drehen kann und die Bewegung des letzteren aufhört, so lange sich die Schraubenspindel G in derselben Richtung dreht. Dreht sich letztere nun in entgegengesetzter Richtung, so wird das Gewicht cc sich wieder umgekehrt bewegen, weil sich in Folge der umgekehrt angebrachten Klinke am anderen Ende die Mutter f nicht mehr im Gewicht cc drehen kann. (Schluss folgt.)