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Schnellschliesseinrichtung für Regelventile, insbesondere für
Dampfturbinen
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An Hand der Fig. 2-5 soll der erfindungsgemässe Vorschlag und seine konstruktive Lösung näher er- läutert werden. In Fig. 2 ist über einen Pfeil 7 die erfindungsgemäss vorgesehene axiale Verschiebbar - keit der Steuerwelle 2 angedeutet, auf der die Steuernocke 3 sitzt, die mit der Rolle 4 des Ven- tilhebels 5 zusammenarbeitet. Mit 8 und 9 ist die Lagerung der Steuerwelle 2 angedeutet. Die i Steuernocke 3 besteht aus zwei axial hintereinanderliegenden Scheiben 10, 11, von denen die eine
10 in bekannterWeise mit wachsendem Radius die Welle 2 umgibt und die andere 11 konzentrisch mit einem Radius gleich dem kleinsten (d. h. bei geschlossenem Ventil wirksamen) Radius der Scheibe 10 auf der Welle 2 sitzt.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die regeltechnische Lösung für die erfingungsgemäss vorgesehene axiale ! Verschiebbarkeit der Steuerwelle bzw. für die Rückführung der Steuerwelle unter die Einflussnahme der normalen Steuerung, u. zw. im Falle der Fig. 3 für einen Servomotor mit linear bewegten Kolben zur
Steuerwellenbetätigung und im Falle der Fig. 4 für einenDrehkolbenservomotor für dieSteuerwelle.
In Übereinstimmung mit den Fig. 1 und 2 ist in Fig. 3 die Steuerwelle wieder mit 2, die Steuer- nocke mit 3 (bestehend aus den Scheiben 10 und 11), die auf dem einen Ende eines Ventilhebels sitzende Rolle mit 4 und eine Lagerung der Steuerwelle mit 8 bezeichnet. Die Axialverschiebung der Steuerwelle 2 erfolgt durch die Kraft einer Feder 12, die über einen hydraulischen Servomo- tor 13, dessen Kolben auf der Steuerwelle sitzt, gespannt wird. Der Servomotor 13 wird seinerseits wieder über ein hydraulisches Hilfsrelais gesteuert, in welchem der Druck in der vom fliehkraftreglerbe- tätigten Steuerschieber zu dem im Sinne des Ventilöffnens zu beaufschlagenden Kolbenraum des Servo- motors für die Steuerwellenbetätigung führenden Regelölleitung mit der Kraft einer Feder 15 vergli- chen wird.
Von den in Fig. 3 durch die Pfeile 16 - 19 symbolisierten Rohrleitungen ist also die Lei- tung 16 zur vorhin genannten Regelölleitung führend zu denken, die Leitungen 17 und 18 in den Ölsammelbehälter und die Leitung 19 zur Druckölquelle.
Ferner ist mit 20 der hydraulische Servomotor zur Betätigung der Steuerwelle 2 bezeichnet, dessen Kolbenstange über eine Zahnstange 21 mit einem auf der SteuerweUe 2 sitzenden, im Hin- blick auf die axiale Verschiebbarkeit der Steuerwelle 2 entsprechend verbreiterten Ritzel 22 zu- sammenarbeitet. Die Kolbenstange des Servomotors 20 oder ihr als Zahnstange 21 ausgebildetes
Ende trägt eine Auflaufnocke 23, die bei einer der Nullage der Ventile entsprechenden (in Fig. 3) ge- strichelten) Lage des Kolbens des Servomotors 20 den Steuerschieber deshydraulischenHilfsrelais 14 aus der sich bei einem Lastabwurf ergebenden Lage in die für denvergleich des genannten Regelöldruk- kes mit der Kraft der Feder 15 erforderliche Lage rückführt.
Dem Servomotor 20 ist weiterhin ein hydraulischer Schalter 24 zugeordnet, dessen Schieber bei der axialen Verschiebung der Steuerwelle 2 über ein entsprechendes Gestänge 25 so verstellt wird, dass die zum Steuerschieber des Fliehkraftreglers führenden Regelölleitungen 16'und 26 abgesperrt werden und dass über die Leitung 19'Drucköl unmittelbar im Sinne eines raschen Ventilschliessens in den Servomotor 20 einströmen, während das Öl des andern Kolbenraumes ohne Widerstand über Lei- tung 18'abströmen kann. Die über den hydraulischen Schalter 24 in den Servomotor 20 führen- den Leitungen sind wieder durch Pfeile symbolisiert.
Die Leitungen 16', 18' und 19'korrespondieren mit den Leitungen 16, 18 und 19 des hydraulischen Hilfsrelais 14, weshalb die selben Positionen, nur durch Indizes unterschieden, gewählt wurden.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine konstruktive Variante für die erfindungsgemässe Lösung, u. zw. wie schon gesagt, für den Fall, dass für die Betätigung der Steuerwelle ein Drehkolbenservomotor vorgesehen wird. Diese Lösung ist vor allem dadurch ausgezeichnet, dass der Servomotor zum Spannen der Feder für die axiale Verschiebung der Steuerwelle im Zentrum des Servomotors für die Steuerwelle angeordnet ist.
Um wirkungsmässig gleiche, nur in diesem Fall konstruktiv etwas anders ausgebildete Elemente zu kenn- zeichnen, wurden gleiche Positionen, jedoch mit dem Index* verwendet.
Es bedeutet also 2 die Steuerwelle mit einer erfindungsgemäss aus den zwei Scheiben 10 und 11 bestehenden Steuernocke 3, 4 die Rolle des Ventilhebels, 8 eine Lagerungsstelle der Steuerwelle,
12 die Feder für die axiale Verschiebung der Steuerwelle, 13 den Servomotor zum Spannen der ge- nannten Feder, 14 ein hydraulisches Hilfsrelais mit der gleichen Funktion wie in Fig. 3, 16, 17, 18, 19
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Anschlüsse dieses Hilfsrelais 20'den Servomotor für die SteuerwelleZentrum nimmt der Servomotor 20'den Servomotor 13 zum Spannen der Feder 12 auf.
Mit 24 ist wieder der demServomotor für dieSteuerwelle zugeordnete hydraulischeschalter mit den Anschlüssen 18',19 26 und 16' bezeichnet. Das die axiale Verschiebung der Steuerwelle auf diesen hydraulischen Schalter übertragene Gestänge ist mit 25'positioniert und die für das hydraulische Relais 14 erfor-
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derliche Rückführung mit 23'.
In den Fig. 4 und 5 ist ein beidseitig beaufschlagter Drehkolben vorgesehen. Verzichtet man auf eine
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des Drehkolbensden Kolben des Servomotors zum Spannen der Feder 12 selbst erfolgen, der also in einem solchen Fall die Funktion des hydraulischen Schalters 24 mit übernehmen kann.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Schnellschliesseinrichtung ist die folgende :
Kommt es bei einem grösserenLastabwurf in der vom Steuerschieber desDrehzahlreglers zudembeim Ventilöffnen zu beaufschlagenden Kolbenraum des Servomotors für die Steuerwelle führende Leitung (in den Fig.
3 und 4 mit 16' positioniert zufolge der Drosselung der Regelölströmung durch den Steuer- schieber zu einem entsprechenden Druckabfall und wird dieser Impuls über die Leitung 16 dem hy- draulischen Hilfsrelais 14 mitgeteilt (Schne11schliessimpuls), in dem bei einem hinreichend grossen und hinreichend rasch erfolgenden Druckabfall in der genannten Leitung die Kraft der Feder 15 überwiegt, so sperrt der Schieber des hydraulischen Hilfsrelais 14 die in den Zylinderraum des Servomotors 13 für das Spannen der Feder 12 führende Druckölleitung 19 ab und gibt eine Ablaufleitung 18 frei, so dass der Zylinderraum des Servomotors 13 drucklos wird.
Unter derWirkung derFeder 12 wird dieSteuerwelle axial verschoben, womit die Rolle 4 ausser
Eingriff mit dem Teil 10 der Steuernocke gelangt und die Ventile daher sofort, d. h. ohne die Rück- drehung der Steuerwelle abwarten zu müssen, schliessen können. Um die Steuerwelle möglichst rasch in die Nullage zurückzudrehen wird dem Servomotor 20 bzw.20' für die Steuerwelle der hydraulische
Schalter 24 zugeordnet, der im Falle der geschilderten axialen Verschiebung der Steuerwelle 2 die zum Steuerschieber des Fliehkraftreglers führenden Regelölleitungen absperrt, den im Sinne des Ventil- schliessens zu beaufschlagendenKolbenraum mit der Druckölquelle verbindet und den Abfluss aus dem an- dern Kolbenraum widerstandslos freigibt.
Der Servomotor 20, 20' gelangt damit rasch in seine geschlossenen Ventilen entsprechende Stel- lung. In dieser Lage führt er den Kolbenschieber des hydraulischen Relais 14 in seine vor dem Lastabwurf gegebenestellung über eineAuflaufnocke 23 (Fig. 3) oder ein Rückführungsgestänge 23' (Fig. 4) zurück. Das heisst, diesteueröffnung der Leitung 16 im hydraulischenRelais 14 wird freigegeben, so dass der geschilderte Druckvergleich vorgenommen werden kann. Ist zu diesem Zeitpunktvon der Drehzahlregelung her wieder ein Impuls im Sinne des Ventilöffnens gegeben, so wird der Schieber des Relais gegen die Kraft der Feder 15 weiter verschoben, damit der Kraftölzufluss über Leitung 19 in den Kolbenraum des Servomotors 13 freigegeben und damit die Steuerwelle 2 wieder eingerückt.
Durch dasEinrücken derSteuerwelle wird derhydraulischeSchalter 24 wieder in dieStellung"Normalbetrieb" gebracht und damit der Servomotor 20 bzw. 20'der normalen Regelung durch den Drehzahlregler wieder übergeben.
In der aufgezeigten Weise ist es möglich, ein raschestes Schliessen aller Ventile zu erreichen und doch nach einer gewissen Zeit selbsttätig die Ventilsteuerung wieder der normalen Regelung zu übertragen.
Im bisherigen Beschreibungstext war stets von einem Schnellschliessimpuls im Falle eines grösseren Lastabwurfes die Rede. Natürlich kann, wenn dies erwünscht ist, die erfindungsgemässe Lösung auch dann mit Vorteil Verwendung finden, wenn die Regelventile auch im Schnellschlussfall (Sicherheitsfall) geschlossen werden sollen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schnellschliesseinrichtung für Regelventile, insbesondere solche für Dampfturbinen, die unter der Wirkung einer Feder schliessen und unmittelbar über Nockenscheiben gesteuert werden, dadurch ge- kennzeichnet, dass die die Nockenscheiben (3) tragende Steuerwelle (2) axial verschiebbar ist und die Nockenscheiben (3) in Richtung der axialen Verschiebung gesehen, in einen zylindrischen Teil (11) übergehen, dessen Radius gleich ist der Nockenexzentrizität bei geschlossenen Ventilen (Nullage der Steuerwelle).