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Fliehkraftregler

1788
  • James Watt
Fliehkraftregler-Mechanismus in einer alten Dampfmaschine, Steuerungstechnik.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Der Fliehkraftregler ist ein mechanisches Gerät, das folgendes Prinzip nutzt: Zentrifugalkraft Die Drehzahl eines Motors wird reguliert. Mit steigender Motordrehzahl bewegen sich rotierende Massen (Fliehgewichte) aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen. Diese Bewegung ist mit einem Drosselventil verbunden, das die Kraftstoff- oder Dampfzufuhr reduziert und so den Motor abbremst und eine nahezu konstante Drehzahl aufrechterhält.

Der Fliehkraftregler, der 1788 von James Watt für seine Dampfmaschine entwickelt und eingesetzt wurde, ist ein klassisches Beispiel für ein Regelungssystem mit negativer Rückkopplung. Er besteht aus zwei oder mehr Massen, oft als Fliehgewichte bezeichnet, die an Armen befestigt sind, welche wiederum an einer rotierenden Spindel gelenkig verbunden sind. Diese Spindel wird von der Abtriebswelle der Maschine angetrieben. Durch die Rotation der Spindel werden die Fliehgewichte aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen und oben bewegt. Diese Aufwärtsbewegung der Arme ist mechanisch mit einem Drosselventil verbunden, das den Zufluss des Arbeitsmediums (z. B. Dampf) zur Maschine steuert. Steigt die Motordrehzahl über einen festgelegten Wert, schwingen die Fliehgewichte weiter nach außen, wodurch das Drosselventil teilweise geschlossen wird. Dies reduziert die Leistungsaufnahme, und die Maschine verlangsamt sich. Sinkt die Motordrehzahl hingegen, bewegen sich die Fliehgewichte nach innen, das Drosselventil wird geöffnet und die Leistung erhöht. Diese kontinuierliche Anpassung ermöglicht es der Maschine, trotz Lastschwankungen eine relativ konstante Drehzahl beizubehalten. Es handelte sich um eine entscheidende Innovation für die industrielle Revolution, die es ermöglichte, Dampfmaschinen für Anwendungen einzusetzen, die eine stabile Drehzahl erforderten, wie beispielsweise Spinnen und Weben in Fabriken.

While Watt’s design is the most famous, the principle was used earlier in windmills to regulate the distance between millstones. Watt’s contribution was its adaptation and refinement for the steam engine, which became a cornerstone of automatic control theory. The mathematical analysis of the governor’s stability by James Clerk Maxwell in his 1868 paper “On Governors” is considered a foundational work in control theory, marking the shift from purely intuitive design to rigorous mathematical analysis of dynamic systems.

UNESCO Nomenclature: 3305
Steuerungstechnik

Typ

Physikalisches Gerät

Störung

Substanzielles

Verwendung

Veraltet

Vorläufer

  • Verständnis der Zentrifugalkraft (Huygens, Newton)
  • Entwicklung der Dampfmaschine (Newcomen, Watt)
  • Verbindungsmechanismen aus der Uhrmacherei und Automaten
  • frühere Regeleinrichtungen in Windmühlen

Anwendungen

  • Dampfmaschinen
  • Verbrennungsmotoren (frühe Modelle)
  • Plattenspieler
  • Wasserkraftturbinen
  • mechanische Uhren

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandte Themen: Fliehkraftregler, James Watt, Dampfmaschine, Rückkopplungsregelung, Regelungstechnik, Drehzahlregelung, Drosselventil, industrielle Revolution, Fliehkraftregler, Maschinenbau.

Historischer Kontext

Fliehkraftregler

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1750
1788
1834
1850
1850
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1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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