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Regelvorrichtung für Dampf-oder Gasturbinen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von Dampf-oder Gasturbinen mittels Abschlussorgane für Leitapparate, welche Abschlussorgane mit Hilfe eines Druckflüssigkeitsverteilers, je nach Erfordernis, nacheinander geöffnet oder geschlossen werden. um die im Einströmventile durch den Geschwindigkeitsregler bewirkten Drosselungen möglichst zu verringern.
Die Regelvorrichtung ist eine jener Art, bei der der Druckflüssigkeitsverteiler durch die Druckänderungen betätigt wird, welche an einer Stelle im Inneren der Turbine bei Belastungsänderungen hervorgerufen werden, und nicht durch den Geschwindigkeitsregler. Die vorliegende Regelvorrichtung wird durch den Geschwindigkeitsregler höchstens nachhilfsweise dann beinflusst, wenn der Regler einen gewissen Weg nach einer oder der anderen Richtung aus seiner jeweiligen Gleichgewichtslage zurückgelegt hat, ohne dass die dabei in der Turbine an der betreffenden Stelle aufgetretene Druckänderung den Flüssigkeitsverteiler entsprechend betätigt hätte.
In der Zeichnung, welche als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, zeigt Fig. i die Anordnung der Vorrichtung in Verbindung mit den Leitapparaten der ersten Stufe der Turbine in Ansicht und teilweisem Schnitt, Fig. 2 die Vorrichtung bei teilweisem Längsschnitt durch die ersten Teile der Turbine, Fig. 3 den Druckflüssigkeitsverteiler für sich im Schnitt.
Das Drosselventil a in der Dampfzuströmung zur Turbine steht, wie üblich, unter dem Einflusse des Geschwindigkeitsreglers b, mit dessen Stellhebel die Ventilspindel in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel durch die Zugstange c in Verbindung steht. Der äussere Raum il des Ventilgehäuses ist mit dem Dampfraume des Kessels verbunden, der innere Raum e mit dem Ringraume f (Fig. 2) vor dem ersten Leitapparat der Turbine. Die An-
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oder irgend einer anderen bekannten Type entsprechen.
Im Ringraume f ist in bekannter Weise eine Anzahl Ventile g in den Öffnungen h eingebaut, durch welche die Dampfzuströmung zu eu-em oder mehreren Kanälen i des Leit-
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In bekannter Weise ist jedes der Ventile g zu einem Kolben k ausgebildet, welcher in einen Führungszylinder hineinragt, und jeder dieser Zylinder durch ein Rohr w mit dem Druckflüssigkeitsverteiler o verbunden, an welchem die einzelnen Verbindungsrohre in einer Anzahl über seine Länge verteilter Punkte in einer der beabsichtigten Belastungsänderung angepassten Weise angeschlossen sind. In dem zylindrischen Innenraume des Verteilers bewegt sich ein Kolben s (Fig. 3) mit einseitiger Kolbenstange l, auf deren aus dem Verteiler herausragendes Ende eine Feder einwirkt.
Dieser Kolben s wird durch die Druckdifferenzen betätigt, welche bei Belastungs- änderungen im Inneren der Turbine an irgendeiner Stelle auftreten.
Zu diesem Zwecke ist der vor der vollen Fläche des Kolbens liegende Teil des Verteilerinnenraumes durch ein Rohr mit einem Punkte des Tufbineninnern, z. B. mit dem Raume in Verbindung gebracht, in welchem das erste Laufrad sich befindet (Fig. 2), der vor der Kolbenringfläche liegende Innenraum des Verteilers dagegen durch ein Rohr p mit dem Raume d vor dem Drosselventile a,
Die Wirkungsweise ist die folgende :
Bei einer gegebenen Belastung der Turbine ist das Drosselventil auf ein gewisses Mass geöffnet, welches durch die Stellung des Geschwindigkeitsreglers bestimmt ist. Demersprechend stellt sich im Raume des ersten Laufrades (wie auch in allen anderen Räumen) ein bestimmter (in jedem Raume ein der Lage desselben entsprechender) Druck ein, welcher von der Belastung abhängig und dieser im wesentlichen proportional ist.
Die volle Fläche des Kolbens s im Druckflüssigkeitsverteiler o steht nun durch das Rohr q unter dem Einflusse dieses mit der Belastung wechselnden und ihr proportialen Druckes, wogegen die entgegengesetzte, um die Kolbenstange verbleibende Ringfläche des Kolbens s durch das Rohr p hindurch dem nahezu gleichbleibenden Drucke im Raume d vor dem Drosselventile, also dem Kesseldrucke, ausgesetzt ist. Unter dem Einflusse dieser beiden Drücke und dem der Feder r nimmt der Kolben s für jeden Druck im Turbinenraume, d. h. für jede Belastung der Turbine eine bestimmte Stellung ein.
Hierbei erhalten alle jene Rohre n, deren Mündungen auf der Seite der Kolbenringfläche liegen und alle
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zugehörigen Kolben k der Ventile g Kesseldruck und da auf der anderen Seite dieser Kolben & nur der geringere Druck des Raumes e (hinter dem Drosselventile) lastet, so schliessen sich diese Ventile. Im Gegensatze hierzu erhalten alle jene Kolben der Ventile, deren Verbindungsrohre it vor der vollen Seite des Kolbens s in den Druckflüssigkeitsverteiler münden, nur den im Raume des ersten Laufrades herrschenden Druck, welcher geringer ist als der im Ringraume f bestehende, und diese Ventile öffnen sich demzufolge.
Nimmt nun z. B. die Belastung der Turbine ab, so verringert der Geschwindigkeitsregler die Duchgangsöffnung des Drosselventils a. Die Folge davon ist eine Verminderung des Druckes im Raume des ersten Laufrades, welche nahezu proportional der eingetretenen Entlastung ist.
Der Kolben s wird entgegen der Wirkung der Feder r in eine Stellung geschoben, welche dieser Druckverminderung, also der Entlastung entspricht, wodurch der Schluss aller jener Ventile g bewirkt wird, deren Rohre 1t nunmehr mit ihren Mündungen vor die Ringfläche des Kolbens s geraten. Infolge des Schliessens dieser Ventile steigt der Druck hinter dem Drosselventil a wieder, was eine Verminderung der Drosselung und der dadurch
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alle Ventile g geöffnet blieben.
In umgekehrtem Sinne vollzieht sich die Wirkungsweise, wenn die Belastung steigt.
Beim Sinken der Turbinenbelastung ist ein sicheres Arbeiten der Vorrichtung gewährleistet, da der Schluss des Drosselventils den Druck in der ersten Kammer und dadurch vor der vollen Fläche des Verteilerkolbens s bis zum Vakuum vermindern kann. Eine Verzögerung in der Wirkung der Vorrichtung hätte in diesem Falle keinen anderen Nachteil, als den einer leichten Vermehrung des Dampfverbrauches infolge erforderlicher grösserer Drosselung, weil mehr Ventile g geöffnet bleiben als erforderlich.
Dagegen bewirkt bei einer Belastungssteigerung die vermehrte Öffnung des Drosselventils nur eine beschränkte Steigerung des Druckes im Raume des ersten Laufrades und es könnte geschehen, dass diese Vermehrung unzureichend wäre, den Kolben s zu bewegen, wenn sich dieser Bewegung vermehrte Widerstände, z. B. infolge vermehrter Reibung, entgegenstellen. Da in diesem Falle die Zahl der geöffneten Ventile nicht zunehmen würde, könnte es geschehen, dass selbst bei voller Eröffnung des Drosselventils a nicht mehr genügend Dampf für die gesteigerte Belastung der Turbine zuströmen kann und die Umdrehungszahl der Turbine abfällt. Um diese Möglichkeit zu verhindern, kann der Kolben s durch ein direkt mit dem Geschwindigkeitsregler verbundenes Organ frei gemacht, d. h. zur erforderlichen Bewegung gezwungen werden.
Zu diesem Zwecke besitzt die Verbindung c zwischen Regler b und Drosselventil a oder die Ventilspindel selbst einen Anschlag u (Fig. i), welcher gegen einen mit der Stange des Kolbens s in Verbindung stehenden Hebel t stösst, wenn der Kolben s durch den Einfluss der im Turbinenraume eintretenden Drucksteigerung nicht bewegt würde, und diese Bewegung nunmehr erzwingt. Es ist selbstverständlich, dass der Anschlag u erst nach Durchlaufen eines gewissen Spielraumes zur Wirkung zu kommen hat, damit unter normalen Verhältnissen der Kolben des Druckflüssigkeitsverteilers seine Bewegung frei, nur unter dem Einfluss der beiderseitigen Dampfdrücke in beschriebener Weise vollziehen kann.
Trotz der geringen Wahrscheinlichkeit des Versagens des Druckflüssigkeitsverteilers im Falle einer Belastungsabnahme kann behufs weitergehender Sicherheit ein zweiter Anschlag Mi auf der anderen Seite des Endes des Hebels g angeordnet werden.
Mit Hilfe des beschriebenen Druckflüssigkeitsverteilers kann man durch die gleiche Wirkungsweise auch die Überlastung der Turbine erreichen. Es ist hierzu nur erforderlich, unterhalb der normal tiefsten Lage des Kolbens s noch zusätzliche Rohre n und in der Turbine zugehörige Überlastungsventile vorzusehen, welche sich öffnen, sobald infolge Überlastung der Turbine der Kolben s unter seine, der normal vorgesehenen grösseren Belastung entsprechende Tieflage und unter die Mündungen der zusätzlichen Rohre n sich herunterhewegt.
Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, dass unter gewissen Betriebsverwältnissen die Zahl der offenen Ventile unabhängig von der Eröffnung des Drosselventils geregelt werden kann. Wenn z. B. bei gegebener und gleichbleibender Belastung der Kesseldruck sinkt, so öffnet der Kolben s durch seine, unter dem Einflusse des verminderten Kesseldruckes eintretende Bewegung mehr Ventile g, selbst ohne dass das Drosselventil eine Verstellung zu erfahren braucht, also ohne dass zuvor eine Drehzahlverminderung und daraus sich ergebende Verstellung des Geschwindigkeitsreglers stattfinden muss.
Umgekehrt schliessen sich gleichfalls bei Steigerung des Kesseldruckes Ventile g ohne Veränderung der Stellung des Drosselventils bzw. ohne dass eine Steigerung der Umdrehungszahl hierzu erforderlich wäre,
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Die Vorrichtung nach der Erfindung bewirkt also, dass sich. Änderungen den Kesseldruckes vollziehen können, ohne dass dieselben einen bemerkenswerten Einfluss auf die Umdrehungszahl der Turbine äussern.
Im allgemeinen und namentlich bei Turbinen mit grosser Leistung wird man ein Segment von Leitapparaten v vorsehen, welche nicht durch Ventile g geregelt werden, sondern in ständiger Verbindung mit dem Raume e hinter dem Drosselventil stehen. Dieses Seg- ment, welchestnicht unter dem Einflusse des Druckverteilers steht, kann z. B. für die Erzeugung einer Leistung vom Leerlauf bis zur Halblast bei geschlossenen Ventilen g bemessen sein.
In diesem Falle bleibt der Anschlag u bei allen Belastungen vom Leerlauf bis Halblast ausser Berührung mit dem Hebel t, dieser also der Einwirkung des Reglers entzogen. Erst bei Reglerstellungen, welche einer die Halblast überschreitenden Belastung entsprechen, kann der Regler mittels des Anschlages u auf den Kolben s wirken, und zwar auch da nur in dem oben geschilderten Falle vergrösserter Reibungswiderstände.
Selbstverständlich können die Ventile g durch Abschlussorgane irgendwelcher Art, Schieber,'Klappen, Hähne oder andere ersetzt werden, je nach der Anordnung der Eintrittsdüsen der Turbine.
Der Verteiler o kann auch durch jedes andere geeignete Mittel, statt durch den eigenen Dampf der Turbine betrieben werden, z. B. durch Drucköl.
In diesem Falle wird er unterteilt, der eine Teil schliesst einen Kolben ein, welcher in der geschilderten Weise unter dem Einflusse der Druckschwankungen in der Turbine steht, wogegen der andere einen mit dem ersten verbundenen Kolben enthält, welcher die Verteilung des Drucköls zum Öffnen bzw. zum Schliessen der Ventile g bewirkt.
Die Erfindung kann bei jeder beliebigen Zahl von Ventilen des Leitapparates und bei voller oder teilweiser Beaufschlagung angewendet werden, ebenso kann sie bei allen hinteren Stufen zur Anwendung kommen.
Die Anordnung ist bei Turbinen irgendwelcher Bauart, bei Hochdruckturbinen, Niederdruckturbinen oder Mischturbinen verwendbar.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Regelvorrichtung für Dampf-oder Gasturbinen, durch welche bei Belastungs- änderungen eine grössere oder geringere Anzal von Leitapparaten oder Düsen in bekannter Weise durch nacheinander erfolgendes Öffnen oder Schliessen der sie beherrschenden Organe dem Dampfdurchflusse freigegeben oder entzogen werden, bestehend aus Abschlussorganen und in bekannter Weise mit diesen direkt verbundenen, sie betätigenden Bewegungsorganen, die ihrerseits durch Druckmittel bewegt werden, sowie aus einem Druckverteiler, der den
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Verteiler (o) einen Differentialkolben (s) besitzt, der einerseits dem hinter dem Leit-oder Düsenapparate in der Turbine herrschenden Stufendrucke und dem Drucke einer hills- feder (1), andrerseits dem Drucke des Kesseldampfes ausgesetzt ist,
wobei je nach der durch diese wechselnden Drücke bestimmten Stellung des Verteilerkolbens eine grössere oder geringere Anzahl von Bewegungskolben (k) auf der einen Seite entweder Kesseldruck oder den hinter den Leitapparaten herrschenden Stufendruck zugeführt erhält und die zugehörigen Abschlussorgane (g) geschlossen oder geöffnet werden.
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