Centrifugál regulátor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Centrifugal governor.png

A centrifugál regulátor a szabályozók egy fajtája, mely egy gép fordulatszámának (szögsebességének) szabályozására szolgál változtatva az üzemanyag vagy gőzgép és gőz- illetve vízturbinák esetében a hozzáfolyó munkaközeg mennyiségét annak érdekében, hogy a fordulatszámot közel állandó értéken tartsa a változó terheléstől függetlenül. A centrifugál regulátorok az esetek túlnyomó többségében arányos szabályozók.

Közismert működése a gőzgépnél, ahol a hengerbe beömlő gőz mennyiségét vezérli. Alkalmazzák belsőégésű motoroknál és különböző turbináknál is.

Az ábrán egy gőzgép centrifugál regulátora látható. Ennél az ingán felfüggesztett súlyok rudazat közvetítésével egy fojtószelepet mozgatnak. A centrifugál regulátor tengelye közvetlen kapcsolatban van a gőzgép tengelyével. Ezért ha a fordulatszám nő, a golyókra ható centrifugális erő is nő, tehát a golyók szétterpesztése is nő és ezzel zárják a fojtószelepet, minek következtében a fordulatszámot visszaszabályozza a kívánthoz közeli értékre. A fordulatszám csökkenésekor a golyókra ható centrifugális erő csökken, a golyók a tengely felé mozdulnak el, és a fojtószelep a rudazaton keresztül nyílik: több gőzt ereszt a hengerbe, a fordulatszám nő. Ebben az esetben a golyókat a súlyuk törekszik visszamozgatni egyensúlyi helyzetükbe.

Vannak olyan centrifugál regulátorok, melyeknél a tömegeket rugó téríti vissza és rudazat helyett hidraulika vagy pneumatika segíti a szelep nyitását-zárását.

James Watt első regulátorát 1788-ban tervezte üzlettársának, Matthew Boultonnak javaslat alapján. Az egy kúpingás szabályozó volt Wattnak a gőzgép tökéletesítésére kidolgozott egyik utolsó találmánya. James Watt soha nem állította, hogy a centrifugál regulátor az ő találmánya lett volna. Ilyeneket használtak a távolság és nyomóerő szabályozására szélmalmok és malomkövek között már a 17. századtól. Ennélfogva félreértés azt gondolni, hogy James Watt volt ennek az eszköznek a feltalálója.

Watt regulátorának óriás szobra áll Smethwickben, Angliában.

A régi rugó-hajtású gramofonok (lemezjátszók) tárcsája fordulatszámának szabályozására szintén centrifugál regulátort használtak, ahol a regulátor fékkel csökkentette a kezdetben gyors forgást. Hasonló megoldást használtak a régi tárcsázós telefonoknál, ahol centrifugál regulátor lassította a tárcsa sebességét.

A centrifugál regulátor működését önmagában nem lehet különválasztani a szabályozására szoruló gép és a beavatkozó mechanizmus analízise nélkül. A szabályozási rendszerek működésével és stabilitásának vizsgálatával az alkalmazott mechanika külön tudományága a szabályozáselmélet foglalkozik, melynek egyik első művét James Clerk Maxwell írta meg 1868-ban híressé vált tanulmányában az „On governors” (A szabályozókról) címmel, melyet ma is a visszacsatolásos szabályozáselmélet alapművének tartanak.