Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeit in eine Maschine. Vorliegende Erfindung betrifft eine Ein richtung zum Fördern von Flüssigkeit unter Druck ineine Maschine, insbesondere von<B>01,</B> in eine Kraftmaschine, z. B. in eine Turbine. Die Erfindung ist insbesondere auf Dampf turbinen anwendbar, die beträchtliche Men gen von<B>01</B> sowohl für Schmierzwecke als auch zum Betrieb von hydraulischen Hilfs vorrichtungen, wie z. B. hydraulis.P,'h betätig ten Reglersystemen, erfordern.
Die erfindungsgemässe Fördereinrielitung besitzt eine mit der Maeichinenwelle gekup pelte, nicht selbstansangende Hauptpumpe und eine separat angetriebene Zusatzpumpe für die Hauptpumpe, um das Ansaugen der selben sicherzustellen.
Die erfindungsgemä3e Einrichtung dient zum Fördern von Flüssigkeit in eine Ma.- schine unter zwei verschiedenen Drürjl-,en, wo bei der auftretende Druckabfall zum Antrieb der Zusatzpumpe benützt wird. Die, Flüseig- keit kann zwecks Vermeidung von Kavit-a- tionsschwierigkeiten in der Hauptpumpe un ter entsprechendem Druck an den, Einlauf letzterer abgegeben werden.
Bisher sind grosse Kraftmaschinen, z. B. Dampfturbinen, mit einerVerdrängerpumpe versehen, die über Zahnräder mit der Tur binenwelle verbunden ist,<B>da</B> sie nicht mit der hohen Geschwindigkeit der Turbinenwelle be trieben werden kann. Diese über Zahnräder getriebenen Pumpen gaben aber Anlass zu be- trächtlielien Schwierigkeiten. Aus diesem Grunde sind schon Versuche unternommen worden, andere Fördereinrichtungen mit Hauptpumpe, z.
B. Zentrifugalpumpe oder andern nicht selbstansaugenden Turbo-pum- pen, ofine Zahnradautrieb herzustellen. Es ist natürlich. ohne weiteres möglich, die Ölpumpe ganz von der Kraftmaschine, zu trennen und sie durch einen Elektromotor anzutreiben.
Eine solche Lösung ist aber nicht ganz zu- friedenetellend, da die Ölförderung beieinem Ausfall der elektrischen Kraftzufuhr unter brochen wird; wobei natürlich. das Fehlen von Öldruck schwere Schäden an den, Maschi- neulagern hervorrufen kann.
Der Oldruek- abfall ist besonders schwerwiegend im Falle einer Dam- pfturbine, bei der nicht. nur die Sohmierung, sondern auch der Betrieb hy- drauliselier Hilfsvorrielitungen, wie z. B.<B>hy-</B> draulischer Regler, mit Drucköl erfolgt.
Die Verwendung eines mit der Kraftma- schine gekuppelfen und vorzugsweise direkt. auf einer Kraftim,aschinenwellenverlängerung montierten Zentrifugalp,umpenlaufra-des weist ,den Nachteil auf, dass eine Zentrifugal- 1).umpe nicht von selbst oder ohne, wei teres in Betrieb gesetzt werden kann.
<B>Es</B> müssen daher besondere Mittel vor gesehen werden, um die Hauptölpumpe stets mit Flüssigkeit unter Druck gefüllt zu ha,1- ten. In einer bekannten Einrichtung hat man als Hilfspumpe eine Einspritzpumpe vorgesehen, was jedoch zu unbefriedigenden Resultaten geführt hat, da sie sich hierzu nic-lit #eignet, Mit dieser Pumpe ist nämlich ,eine Einstellung des Druckes, für,
die Haupt pumpe und für die Schmiereinrichtung unab- häugig voneinander nicht möglich oder mit beträtlitlicliem Energieverlust verbunden. Ein weiterer Nachteil von Zentrifugalpumpen ist, dass sie, wenn sie bei den hohen Tourenzahlen von Dampfturbinen laufen, zufolge Kavita- tion gewissen Betriebsseltwierigkeiten ausge setzt sind, wobei Beschädigungen der Pum penteile auftreten können und deren Lebens dauer verkürzt wird.
Durch die-Erfindung sollen diese Nach teile behoben werden, und zwar dadurch, dass, die Zusatzpumpe mittels eines Druckflüssig- keitsmotors angetrieben wird,<B>-</B> der durch Flüssigkeit vom Hauptpumpenauslauf bestä tigt wird und an seiner Ausla-ufseite mit den mit Flüssigkeit von niedrigerem Druck zu be schickenden Teilen der Maschine verbunden ist.
In der Zeichnung istseliematisth ein Aus führungsbeispiel dies Erfindun"gsgegenstandes in Anwendung auf eine Ölfördereinrielitung für eine Dampfturbine dargestellt, wobei die' Pumpen selbst in grösserem Massstab und im Schnitt cezeichnet sind.
<B>01</B> unter Druck wird über eine Leitung<B>3</B> an die Schmiervorrichtungen und unter etwa a#elltma#l grösserem Druck gleichzeitig über ,eine Leitung<B>5</B> an einen hydraulischen Re gler 4 einer Dampfturbine<B>1</B> mit Welle 2 ge liefert. Der hydraulische Regler 4 steuert ,einen Servomotor<B>6,</B> der z. B. einen in einem Zylinder gleitenden Kolben aufweist, zwecks Einstellung des Turbineneinlaufsteuerventils <B>7.</B> Das Betriebsmittel fliesst durel:L die, Lei tung<B>8</B> in die Turbine<B>1;</B> Drehzahl und Lei stung der Turbine werden durch Einstellen des Seliiebere <B>7</B> mittels des Reglers 4 und des Servomotors<B>6</B> geregelt.
Verschiedene Arten soleher hydraulischer Turbinenregler sind be kannt, so dass sich eine nähere Beschreibung eines solchen erübrigt.
Das zur Sch.mierung und zur Betätigung des RegIermechanis'mus benötigte<B>01</B> wird aus einem Vorratisbehälter <B>9</B> geliefert, der üblielierweise unterhalb der Turbine ange- ordnet ist, -um das an die Lager und an an dere Turbinenteile gelieferte<B>01</B> ohne wei teres mittels freien Abflusses in den Vor ratsbehälter<B>9</B> zurückzuleiten. Das Turbinen schmieröl gelangt über die Leitung<B>10</B> zu- rüek, in den Behälter<B>9.</B>
Eine allvemein mit 12 bezeichnete, hoch tourige ]Elauptölpumpe ist direkt mit einer Verlängerung der Turbinenwelle 2 gekuppelt. Diese Pumpe 12 besitzt ein direkt mit der '#ÄTellenverlängerung 14 gekuppeltes Zentri- luga.Ilaufra!d <B>13,</B> das von einem Gehäuse<B>15</B> mit Einlaufkammer <B>16</B> und Auslaufspirale <B>17</B> umschlossen ist. Die Zentrifugalpumpe soll eine flacUverlaufende Betriebskurve aufwei sen, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Pumpeneinlaufkammer <B>16</B> weist einen Saugstutzen 16a auf, und eine Druckleitung <B>18</B> ist einerseits an die Auslaufspirale<B>17</B> und anderseits an die Reglerdruckleitung <B>5</B> ange- sschlossen. Der Oldruck, in letzterer wird mit tels eines Druckregulierventils, <B>19</B> auf einen zum voraus bestimmten konstanten Wert ge halten. Das verbrauchte<B>01</B> vom Regler 4 und Servomotor<B>6</B> fliesst über Leitung<B>11</B> zurüek in die Einlaufkamm#er <B>16</B> der Pumpe 12.
Ein Rückschlagventil 20 in Leitung<B>18</B> verhin dert ein Fliessen des Ols in umgekehrter Rich tung durcli, die Pumpe 12.
Eine- allgemein mit 22 bezeichnete Zu- sa,tzp-uml)#e für die Zufuhr von<B>01</B> zur Haupt pumpe 12 ist im Olbehälter <B>9</B> angeordnet und besitzt ein Zentrif ugalpumpenlaufrad <B>23.</B> Das Laufrad<B>23</B> wird durch ein mit Druck flüsAigkeit beaufschlagtes Turbinenlaufrad 24 angetrieben, wobei diese beiden Laufräder auf einer gemeinsamen Welle<B>'225</B> befestigt sind.
Das Gehäuse der Zusatzpumpe 22 weist einen Einlaufstutzen <B>26</B> für<B>01</B> aus dem Be hälter<B>9,</B> eine Auslaufsjirale <B>27,</B> eine, Tur- bineneinlaufspirale <B>2,8</B> und einen Turbinen- auslassstutzen <B>2,9</B> auf. Eine Leitung<B>30</B> mit Rüp,k#se,'hlagventil 30a führt das<B>01</B> aus der Zusatzpumpena,uslaufspirale <B>9-7</B> zum Einlauf- stutzen 16a -der Hauptölpumpe 12.
Eine wei tere Leitung 21 führt<B>01</B> unter Draek von der Auslaufspirale<B>17</B> der Pumpe 12 in die Ein- laufspirale <B>218</B> der Turbine 24. Im Gehäuse der Zusa#tzpuml)e <B>222,</B> und zwar um das Turbinenlaufra-d 2)4, ist eine An zahl von gleichmässig im Kreise verteilten Leitöffnungen 31. vorgesehen.
Die Durch- strömmenge, der Turbine kann durch die An zahl oder die Grösse dieser Öffnungen<B>31</B> festgelegt werden; letztere können auch z-#v,ee,1-,s feilweiser Beaufschlagung nur über einen Teil des Umfanges des Laufrades 24 vorgesehen #sein. Vom Auslassstutzen <B>29</B> ge,- lanut das<B>01</B> durch eine Leitung<B>32</B> in einen (),kühler<B>33,</B> in dem es mittels des bei 34 ein- und bei<B>35</B> ausfliessenden Wassers ge kühlt wird.
Das aus dem Kühler unter Druck ausfliessende<B>Öl</B> wird üb#er die Leitung<B>3</B> als Sehmieröl an die Turbine<B>1</B> abgegeben, wobei überschüssiges 01 mittels -eines Entla#stungs- ventils <B>36</B> durch einen Ablauf<B>27</B> in den Be hälter<B>9</B> zurüüL-geführt wird. Der Öldruck in, Leitun-- <B>3</B> wird also auf einem zum voraus festgelegten Wert gehallten.
Um die Leistung des, Turbinenlaufrades <U>94</U> und den Druck in Leitung<B>322</B> ohne wei- irres einstellen zu können, ist eine mit Hand schieber<B>39</B> versehene Umgehungsleitung zwi schen Turbinenzu- und -a-bleitung 21 bzw. <B>32</B> vor,yes,ghen. Durch Einstellen des Sehiebers <B>39</B> zwecks Veränderung der durch Turbine 24 umgeWIlzten Flüssigkeitsmenge kann die Zu fuhr zür Turbine 24 reguliert werden und somit auch der Druck des, über Leitung<B>3</B> in die Turbine<B>1</B> gelangenden S,climieröls,
. Eine zusätzliche Regulierung der Turbine 24 für das Schmieröl der Turbine<B>1</B> kann mittele# des lfzindschi(#,ber,s 40 in der Zuleitung 21 vorge nommen werden. Durch Einstellen des Schie,- bers 40 kann,die, Drehzahl der Turbine. 24 und damit der Druck in der Ableitung<B>30</B> der Zu- satzpumpe. <B>23</B> verändert werden. Durch nach- folgendesi Verstellen des Schiebers<B>39</B> kann dann der Druck in Leitung<B>32</B> auf einen zur Schmierung der Turbine<B>1</B> geeigneten Wert reduziert werden.
Man ersieht also, dass beim normalen Be trieb der Turbine<B>101</B> von der Hauptpumpe 1'-) unter einem zum Betrieb des hydrau,- lischen Reglermechanismus 4 geeigneten Druck an die Leitung<B>18</B> abgegeben wird, z. B. 14 Atmosphären, das heisst bedeutend. mehr, als gewöhnlich für Schmierzwecke ge braucht wird. Dieser Druck muss daher für die Schmierung der Turbine bedeutend redu ziert wenden, z. B. a.uf <B>1,75</B> Atmosphären.
Natürlich könnte das mittels. einer gewöhn lichen Drosselklappe geschehen, was aber zui einer Vergeudu-ng eines erheblichen Teils. der zum Antrieb der Ölfördereinrichtunc von der Turbinenwelle 2 abgeleiteten Leistung führen würde.
Es, ist nun ein wichti-,es Merkmal vorlie gender Erfindung, dass die Reduktion des Üldru,ekes von dem zum Betrieb des Reglers 4 benötigten Wert auf den zur Schmierung der Turbine<B>1</B> benötigten Wert so bewerkstelligt wird, dass die durch diesen Druckabfall dar- --e,#qtellte Energie tatsächlich ausgenützt und nicht vernichtet wird.
Dies geschieht durch Verlegen des Drueka#bfallüs, in die Leitöff nungen<B>31</B> und das Laufrad, 24 der zum Be trieb der Zusatzpumpe<B>23</B> Üienenden Druck- flüssigkeitsturbine. Auf diese Weise wird der Gesamtwirkungsgrad der Kraftraaschine bedeutend verbessert, da die zum Antrieb der Olförderpumpe, 12 erfanderliche Leistung re duziert wird. Im Falle einer<B>100</B> 000-kW- Dampfturbine kann diese, Ersparnis sieh auf rund<B>100 PS</B> belaufen.
Ineiner Üfförderungseinriehtung für eine 100000-kW-Dampftur'bin#e kann die von der Hauptpumpe 12 normalerweise für -die Schmierung geförderte Flüssigkeitsmenge <B>1600</B> Liter/Minute betragen. Von dieser zn Menge können<B>1100</B> Liter/Minute durch, die zum Antrieb des Zusatzpumpenlaufrades <B>23</B> verwendete, Druckflüssigkeftsturbine 24 flie ssen, während<B>500</B> Liter/Minute über die Lei- tun,g <B>38</B> umgeleitet werden.
Die Geeamtmenge, von<B>1600</B> Liter/Minute aus, Umleitung<B>38</B> und Turbinena,uslaufs-tutzen <B>29</B> wird über Leitung 3#2, Ölkühler<B>33</B> und Leitung<B>3</B> der Schmier- einrichtun-- der Turbine<B>1</B> zugeführt, mit Ausnahme einer kleinen Menge, die über das, Entlastungsventil<B>36</B> und Ablauf<B>37</B> in den Behälter<B>9</B> zurückgelangen kann.
Das Funktionieren deshydraulischen Re- glermechanismus 4 und des Servomotors<B>6</B> verlangt, dass. die von Pumpe 12 abgegebene Flüssigkeitsmenge plötzlich von den genann ten normalen<B>1600</B> Minutenlitern für die Sehmierung auf etwa 3400 Liter/Minute hin- auAchnellen kann.
Diese vergrösserte För dermenge, der Pumpe 12 muss nun eintreten, ohne dass der Druck in der Pumpenauslauf- leitung in nennenswertem Masse, ab#fällt, um so Störungen im Regler 4 zu vermeiden. Aus diesem Gründ muss die Pumpe 12 eine ,fla,che Betriebskurve aufweisen, so dass sie imstande ist, ein Flüssigkeitsquantum abzu geben, das in weitem Bereich variiert, ohne dass sich der Druck in der Auslaufleitung nennenswertändert.
Die Flüssigkeit, die vom Regler 4 und Servomotor<B>6</B> abniesst, fliesst durch die Lei tung<B>11</B> in die Einlaufkammer <B>16</B> der Haupt- ölpumpe 12 zurück.
Wenn alsa die Tätigkeit des Reglers und Motors 4, 6,eine weitoehende Vergrösserung des Ausflusses aus Pumpe<B>152</B> verlangt, so wird die zur Betätigung der Reglervorrichtung benötigte Menge nur in den Leitungen<B>17, 18, 5, 11</B> und<B>16</B> umge- wä,Izt,,ohn,o den Durchfluss durch Leitung 21 zur Druckflüssigkeitsturbine <U>94</U> und die Sehmierleitung <B>3</B> nennenswert zu verändern.
Zum Anlaufen der Turbine<B>1</B> ist eine HilfedrucAflüssigkeitsquelle erforderlich, um die Ölfördereinrichtung in Betrieb zu setzen. Dies kann mittels einer zweiten, allgemein mit 41 bezeichneten Hilfspumpe geschehen, die einen Motor 42 aufweist, der zum An trieb einer Zentrifugalpumpe mit Laufrad 43, GehiLuse 44, Einlaufstutzen 45 und Aus- la--ufspira;le 46 dient.
Die Druekflüseig- keit gelangt von der Auslaufspirale 46 in die Leitung 47 und dann in- die Leitung 21 an einem Punkt oberhalb des Turbinenhandschiebers 40. Der Anlaufpum- penmotor 42 kann von irgendeiner geeigneten Bauart sein, z. B. ein Elektromotor oder eine kleine Dampfturbine.
Um die FlüssigkeitsifördereinriGhtung in Betrieb zu nehmen, wird der Motor 42 ein geschaltet. Das Anlaufpumpenlaufrad 43 drückt dann Flüssigkeit dureli -die Leitungen 47 und 21 und den Steuerschieber 40 zum Turbinenlaufrad 24. Rückschlagventil 20 ver hindert einen Rückfluss dieser Anla-ufflüssig- keit durch die Hauptpunipe 12.
Durch die Leitung<B>5</B> wird auch Flüssigkeit an den Regler 4 geliefert. Zufolo Rotation der Tur- #D gt bine 24 wird vom Zusatzpumpenlaufrad <B>23</B> in der Auslaufsspirale <B>27</B> Druck aufgeba.ut, bis sich das Rücksühlagventil 30a öffnet, wenn der Druck in Leitung<B>27</B> denjenigen in Leitung<B>30</B> übersteigt.
Dann fliesst<B>01</B> durch diese Leitung<B>30</B> in den Einlaufstutzen 16a der Hauptpumpe<B>19,</B> während das, von der Turbine 24 und Umleitung<B>38</B> abgegebene<B>01</B> durch Leitung<B>32,</B> Ölkühler <B>33</B> und Leitung<B>3</B> in die Schmiervorrichtung der Turbine<B>1</B> ge langt. Wenn der Druck in der Ölförderein richtung den zur Betätigung des Reglers, 4 erforderlichen Wert erreicht hat, kann die Turbine<B>1</B> in Betrieb genommen werden und auf ;die gee#igmete Tourenzahl. gebr & eIit wer-.
,den, wobei dann der Druck in Ableitung<B>18</B> der Hauptölpumpe <B>152</B> seinen normalen Be triebswert erreicht, eo, dass sich #dae Rück- .s#chla-,ventil,2,0 öffnet.
Wenn der durch die Rotatian des Hauptülpumpeiilaufra-des <B>13</B> in ,den Leituno-en <B>1-8,</B> und 2,1 erzeugte Druck <B>en</B> den durch das Anlaufpumpenlaufrad 43 in Leitung 47 aufgebauten Druek übersteigt, so, verhindert das Rücksehlauventil 4,8 den DurcHluss von Üll, aus Leitung 21 durüh Leitung 47.
Für den Anlassmotor 42 kann ein o,eeig- neter Reglermethünismus vorgesehen eein, in ,solcher Anordnung, Üass der Mator, sobald, der Druck in den Leitungen<B>18</B> und 21 einen zum voraus bestimmten WeTt erreicht 'hat, automatisch ausgesthaltet wird.
I-nsbesen- .der,e kann der Motor 42, automatio-ch. abge- -stellt werden, wenn der durch die Haupt pumpe<B>12</B> erzeugte Druch. den durch die Ank%ufpumpe 41 in Leitung 47 aufgebauten DruGk, überstezigt. Wird ein über Leitungen <B>51</B> gespiesener Elektromotor verwendet, so besteht die Steuerung zweckdienlich aus einem mit der Klappe 48a Ües Rü.ckeo-hla.,o;
- ventils, 48 in Leitung 47 verbundenen, Kon taktarm<B>60.</B> Wenn:dann Flüssigkeit in um- r Riehtung durch das Rüekso-hl#ag- ventil 48 zu fliessen versucht, so wird der Arm<B>9</B> vom ortsfesten Kontakt<B>52</B> -weg ver- schwenkt, wodurch der Motor 42 ausge schaltet wird.
Eine Feder 50a ist bestrebt, den Arm 50a in der Sehliüssla"oo zu halten, so dass Motor 42 eingesichaltet wird, wenn der Druck in Leitun#g <B>'22 1</B> unter einen<B>f</B> estgeleg#ten Wert abfällt.