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Hydraulisches Drehzahlmeßwerk Die Erfindung betrifft ein hydraulisches
Drehzahlmeßwerk mit Sollwert- und P-Bereich-Einstellung für Kraftmaschinen, insbesondere
Dampf- oder Gasturbinen, das im wesentlichen aus einer stehenden und einer sich
daran anschließenden umlaufenden Impulsdruckleitung gebildet wird, wobei der auf
diese Weise erstellte Druckmittelraum durch Blenden begrenzt ist.
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Es ist bereits ein hydraulisches Drehzahlmeßwerk bekanntgeworden,
das als sogenannter Impeller aufgebaut ist, bei dem mit steigender Drehzahl der
Impuls druck ansteigt. Dieses Gerät hat den Nachteil, daß eine drehzahlabhängige
Impulsabnahme nicht möglich ist. Diesen Nachteil will die Erfindung vermeiden.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Zulaufblende für das Druckmittel
im stehenden Teil der Impulsdruckleitung einstellbar ist und daß ein drehzahlabhängiger
Impuls vom stehenden Teil der Impulsdruckleitung abgenommen wird. Der umlaufende
Teil der als Zweiblendenraum ausgebildeten Impulsdruckleitung besteht dabei aus
einem lotrecht zur Kraftmaschinenwelle angeordneten Rohr.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß auch
ein Gegendruck am Austritt der Ablaufblende einstellbar ist. Darüber hinaus kann
die wirksame Fläche der Ab- und Zulaufblende einstellbar gestaltet werden, so daß
durch die Einstellung des Flächenverhältnisses eine Sollwertverstellung erzielt
wird. Durch eine Blattfeder, die die Blendenöffnung abdeckt, kann an der Ablaufblende
ein drehzahlabhängiger oder ein drehzahlunabhängiger Gegendruck eingestellt werden.
Letzteres richtet sich nach der Ausbildung der Blattfeder.
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Der Vorteil der Erfindung ist, daß als drehzahlabhängiges Mittel
im Meßwerk lediglich ein Flüssigkeitsdruck benutzt wird, der im folgenden als Impulsdruck
bezeichnet ist. Der Impulsdruck wird bei stehendem Regler durch den Vordruck über
eine Zulaufblende in der Impulsleitung und eine Ablaufblende am Austrittsquerschnitt
des umlaufenden Rohres gebildet. Die Impulsdruckleitung steht mit dem umlaufenden
Rohr in Verbindung. Zwischen dem umlaufenden Rohr und der stehenden Impulsdruckleitung
ist eine übliche Gleitdichtung angebracht, um den Impulsmittelverlust in vernachlässigbar
kleinen Grenzen zu halten. Bei rotierendem Regler wird der Impulsdruck durch Verändern
des Zu- und/oder Ablaufdruckgefälles von außen gesteuert. Dadurch wird der Sollwert
des Reglers verstellt, ohne daß eine Beeinflussung des P-Bereiches eintritt. Das
entspricht etwa bei einem Vergleich mit einem mechanischen Drehzahlregler der Sollwerteinstellung
durch die Änderung der Reglerfedervorspannung, nur daß bei diesen Reglern mit abnehmender
Drehzahl der P-Bereich ver-
ändert wird. Die vorgeschlagene Art der Sollwerteinstellung
ist beispielsweise bei der Anwendung des Meßwerkes in Turbinenregelungen üblich,
bei denen die Turbinen im Parallelbetrieb in einem großen Netz fahren. Hier dient
die Sollwertverstellung der Belastung der Maschine, da die Frequenz des Netzes und
somit die Drehzahl der an das Netz angeschlossenen Turbosätze sich nur unwesentlich
ändern.
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Wird entgegen dem eben Beschriebenen das Flächenverhältnis der Zu-
und Ablaufblende z. B. durch Verstellen der Zulaufblende verändert, so tritt gleichzeitig
mit der Impulsdruckveränderung, die einer Sollwertverstellung entspricht, eine P-Bereich-Verstellung
ein.
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Vorteilhafterweise kann auch der P-Bereich des Meßwerkes für eine
Drehzahl eingestellt werden, indem der Druck vor der Zulaufblende und/oder der Druck
hinter der Ablaufblende und das eben beschriebene Flächenverhältnis aufeinander
abgestimmt werden.
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Das Meßwerk nach der Erfindung ist so aufgebaut, daß mit zunehmender
Drehzahl der Impuls druck abnimmt. Dadurch wird erreicht, daß bei Druclilosigkeit
der Impulsdruckleitung infolge eines Schadens an der Leitung die Steuerung der Turbine
geschlossen wird.
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In den Figuren der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbeispiele
nach der Erfindung wiedergegeben. Die Beispiele sind so gewählt, daß nur das Ablaufdruckgefälle
dem Rotationseinfluß unterliegt.
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In Fig. 1 wird bei stillstehendem Regler der Impulsdruck aus dem
Flächenverhältnis FA: Fz an den Blenden 17 und 18, dem Vordruck, der in Richtung
des Pfeiles 20 in die Impulsdruckleitung 15 eingegeben wird, und gegebenenfalls
dem Gegendruck an der Blende 17 gebildet. Mit zunehmender Drehzahl wird der Druck
vor der Ablaufblende 17 im Austrittsquerschnitt 16 infolge der Zentrifugalkraft
der mit dem Rohr 12 umlaufenden Flüssigkeitssäule erhöht, wobei
die
über die Ablaufblende fließende Flüssigkeitsmenge ansteigt und somit der Impulsdruck
absinkt. Die Zulaufmenge nimmt infolge des größeren Druckgefälles zwischen dem Vordruck
20 und dem Impulsdruck 21 den Wert der Ablaufmenge an, d. h., zur erhöhten Drehzahl
gehört ein abgesunkener Impulsdruck, und umgekehrt. Bei Betätigung der Verstellschraube
22 zur Verlileinerung der Zulauffläche Fz sinkt der Impulsdruck, was dazu führt,
daß die Steuerungsorgane der Kraftmaschine schließen, wobei die Drehzahl absinkt.
Bei den bekannten Fliehkraftreglern führt die abgesunkene Drehzahl zur Verflachung
der Reglerkennlinie (Astasie), so daß ein größerer P-Bereich entsteht. Durch die
vorgeschlagene Einstellung jedoch wird das Flächenverhältnis F:Fz vergrößert, so
daß der Einfluß der Drehzahländerung auf den Impulsdruck ebenfalls größer wird,
d. h. daß der P-Bereich kleiner wird. Die entgegengesetzten Einflüsse des P-Bereiches
können bei dem Regler gemäß der Erfindung über einen großen Drehzahlbereich praktisch
gleich groß gehalten werden. Auf diese Weise bleibt ein resultierender P-Bereich
erhalten, d. h., der Regler eignet sich für große Sollwertverstellungen bei gleichbleibendem
P-Bereich. Die Zuleitung des Impulsmittels erfolgt über die Zuführung 14 in der
Wellenmitte 13 der WIaschinennvelle 11.
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In Fig. 2 ist derselbe Aufbau des Meßwerkes gezeigt, bei dem die
Ablaufblende durch die Blattfeder 19 oder durch die strichpunktiert angedeutete
Blattfeder 23 abgedeckt ist. Durch diese Blattfeder wird ein Gegendruck an der Ablaufblende
erzielt, wodurch das Impulsdruckniveau angehoben wird. Das hat besonders bei kleinen
Vordrücken Bedeutung. Sofern die Blattfeder etwa in der Form nach der Feder 23 ausgebildet
ist, d. h. daß ein drehzahlabhängiger Gegendruck durch die Feder eingestellt werden
kann, kann der P-Bereich des Meßwerkes beeinflußt werden.
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Er kann je nach Anordnung der Feder bei zunehmen-
der Drehzahl einen
vergrößernden oder verkleinernden Einfluß haben.
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Um die Möglichkeiten der Dichteänderung des Impulsmittels, beispielsweise
Ö1, und somit der Druckänderung vor den Blenden auszuschalten, wird vorgeschlagen,
verschiedene Blendenformen anzuwenden.
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Beispielsweise kann ein rohrförmig ausgebildeter Ablaufwiderstand,
wie er durch die Ablaufblende 17 dargestellt ist, im Zusammenhang mit der Ringblende
18 Viskositätsänderungen des Impulsmittels ausgleichen.
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PATENTANSPRt3CEXE 1. Hydraulisches Drehzahlmeßwerk mit Sollwert-
und P-Bereich-Einstellung für Kraftmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen,
das im wesentlichen aus einer stehenden und einer sich daran anschließenden umlaufenden
Impulsdruckleitung gebildet wird, wobei der auf diese Weise erstellte Druckmittelraum
durch Blenden begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufblende (18) für
das Druckmittel im stehenden Teil (13) der Impulsdruckleitung einstellbar ist und
daß ein drebzahlabhängiger Impuls (21) vom stehenden Teil der Impulsdruckleitung
abgenommen wird.