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Fliehkraftregler


Der Fliehkraftregler ist ein Maschinenelement, das die Fliehkraft zur Regelung der Drehzahl einer Maschine nutzt.

Der bereits aus dem Mühlenbau bekannte Fliehkraftregler wurde 1788 von James Watt in den allgemeinen Maschinenbau eingeführt. James Watt benutzte den Fliehkraftregler, um die Arbeitsgeschwindigkeit der von ihm verbesserten Dampfmaschine konstant zu halten. Die Dimensionierung (Dynamik des Einschwingverhaltens, Schwingungsneigung und Regelcharakteristik) der Fliehkraftregler für diese Aufgabe war die Geburtsstunde der modernen, mathematischen Regelungstechnik.[1] Zuvor waren Fliehkraftregler bereits bei Mühlen für den gleichen Zweck verwendet worden.

Funktion und Bauarten

Gewichtskraft als Gegenkraft

Die frühe Bauform zur Regelung an Dampfmaschinen wurde über einen Riemen angetrieben, sie nutzte die Gewichtskraft als rückstellende Kraft. In Ruhe ist die Drosselklappe der Dampfleitung zur Dampfmaschine vollständig geöffnet. Mit Bewegung des Kolbens der Dampfmaschine beginnt sich der Fliehkraftregler zu drehen. Durch diese Drehung werden die zwei Gewichte (z. B. aus Gusseisen) durch die Fliehkraft immer weiter gegen die Schwerkraft nach oben und außen gezogen. Über einen Gelenk- und Hebelmechanismus (siehe Kniehebel) wird in der Dampfleitung der Maschine eine Drosselklappe betätigt, die die Zufuhr des Dampfes zur Maschine verringert. Die Maschine läuft daraufhin langsamer, bis sich ein stabiler Zustand bzw. eine konstante Drehzahl einstellt. Diese Anordnung ist ein Beispiel für einen Regelkreis mit negativer Rückkopplung (Je schneller die Maschine läuft, desto weniger Dampf wird ihr zur Verfügung gestellt). Problematisch ist die Konstruktion durch den Antriebsriemen: Gibt es keine Übertragung des Geschwindigkeitssignals von der Welle auf den Regler, z.B. durch einen gerissenen Treibriemen, so öffnet der Regler die Dampfzufuhr vollständig. Die Dampfmaschine läuft mit maximaler Drehzahl, bis sie entweder notabgeschaltet wird oder sich selbst zerstört.

Feder als Gegenkraft

Insbesondere zum Erreichen einer lageunabhängigen Funktion verwendete man später meist Federn als Rückstellkraft.

Beispiele:

Literatur

  • W. Kriesel, H. Rohr, A. Koch: Geschichte und Zukunft der Mess- und Automatisierungstechnik. VDI-Verlag, Düsseldorf 1995, ISBN 3-18-150047-X.
  • H. Töpfer, W. Kriesel: Kleinautomatisierung durch Geräte ohne Hilfsenergie. Reihe Automatisierungstechnik, Bd. 173. Verlag Technik, Berlin 1976, 2. Aufl. 1978.
  • H. Töpfer, W. Kriesel: Funktionseinheiten der Automatisierungstechnik - elektrisch, pneumatisch, hydraulisch. Verlag Technik Berlin, VDI-Verlag Düsseldorf 1977, 2. Aufl. 1978, 3. Aufl. 1980, 4. Aufl. 1983, 5. Aufl. 1988, ISBN 3-341-00290-1.

Einzelnachweise

  1. James Clerk Maxwell: On Governors. In: Proceedings of the Royal Society of London, vol. 16. London 1868, pp. 270–283 (PDF auf Wikimedia Commons)

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Fliehkraftregler  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Kategorien: Maschinenelement | Regler

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