DE174382C

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Publication number: DE174382C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 174382 KLASSE 14 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. April 1905 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Regelungsvorrichtungen für mehrere zusammen arbeitende Turbinen, welche bewirken, daß die einzelnen Turbinen beim Wachsen der Belastung nacheinander ihre volle Leistung entwickeln und sodann, sobald die Gesamtbelastung eine gewisse normale Grenze übersteigt, in derselben Reihenfolge zusätzliche Energiemengen zu liefern beginnen. Bisher wurde eine derartige Regelung einer Gruppe von zusammen arbeitenden Turbinen mittels eines allen Turbinen gemeinsamen Reglers bewirkt, welcher die einzelnen Turbinen nacheinander einschaltete und den Eintritt des Triebmittels in diejenige Turbine, welche jeweilig mit einer wechselnden Leistung den Schwankungen der Belastung entsprechend arbeitete, unmittelbar regelte. Diese bekannte Einrichtung wird sehr ' verwickelt,- wenn sie auf eine Anzahl von mehrstufigen Dampfturbinen angewendet wird, von denen jede eine größere Anzahl von Einströmventilen besitzt, und hat überdies den Nachteil, daß jede Turbine der· Gruppe von demselben Regler beherrscht wird, somit kein unabhängiges Element der Gruppe darstellt.

Gemäß der Erfindung Werden mehrere unabhängige, d. i. mit besonderen Reglern versehene Turbinen derart verbunden, daß sie nacheinander ihre volle Leistung entwickeln und sodann in derselben Reihenfolge, sobald die Gesamtbelastung ihre normale Größe übersteigt, zusätzliche Energiemengen zu liefern beginnen. Zu diesem Zwecke sind die Regler der einzelnen Turbinen derart in Verbindung gebracht, daß sie, mit Ausnahme des jeweilig wirksamen Reglers, in einer von drei Stellungen gesperrt sind, die dem Leerlauf, der vollen normalen Belastung und der höchsten Belastung der Turbine entsprechen. Die Sperrvorrichtungen der Regler und deren Auslösungen werden mittels eines Druckmittels bewegt. Der Eintritt des Druckmittels in die Druckzylinder, welche miteinander in entsprechender Verbindung stehen, wird durch besondere Steuerkolben geregelt, welche mit den zugehörigen Reglern verbunden sind. Das Wesen der Erfindung besteht somit darin, daß jeder Regler, indem er eine gewisse Stellung erreicht, in dieser Stellung sich mittelbar oder unmittelbar sperrt und den nächstfolgenden Regler freigibt, so daß derselbe gleichfalls gegen die genannte Stellung.zu sich bewegen kann. Die Sperrvorrichtungen oder die Regler könnten auch durch entsprechende Zwischenmechanismen oder elektrisch miteinander verbunden sein, doch ist die Bewegungsübertragung mittels eines Druckmittels vorzuziehen.

In der Zeichnung stellt Fig. 1 die allgemeine Anordnung der zusammen arbeitenden Turbinen dar. Fig. 2, 3 und 4 sind Schnitte

durch die Steuerzylinder der ersten, einer mittleren und der letzten Turbine und veranschaulichen die Verbindung der Steuerleitungen. Fig. 5 "zeigt die Anordnung des Steuerzylinders am Gehäuse der Turbine. Fig. 6 ist eine Oberansicht des Steuerzylinders. Fig. 7 und 8 zeigen Einzelheiten.

Die eine Gruppe bildenden Turbinen i, 2, 3 und 4 können von einer beliebigen Bauart

ίο sein. Von der durch den oberen Deckel 5 der Turbine nach außen verlängerten Hauptwelle 6, deren Ende in einem Lager 7 ruht, wird ein beliebiger Regler 8 unmittelbar oder mittels eines entsprechenden Vorgeleges angetrieben. In der Reglermuffe 9 ist eine Hülse 13 drehbar gelagert, um deren horizontale Zapfen ein Ubertragungshebel 12 schwingt, dessen eines Ende mit einem kurzen, bei 10 drehbar gelagerten Lenker 11 verbunden ist, während das andere Ende an eine mit dem Steuerorgan verbundene Stange 14 angeschlossen ist. Dieses Steuerorgan dient zur Regelung der Triebmittelmenge entsprechend der jeweiligen Belastung der Turbine und ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Wie aus Fig. 4 und 5 zu ersehen ist, ist die Stange 14 ans zwei, durch ein Gelenk 15 verbundenen Teilen zusammengesetzt, damit das untere Ende derselben in einer geraden Linie sich bewegen kann. Mit dem unteren Teil der Stange 14 ist ein Kolbenventil 16 verbunden, welches in einem Zylinder 17 arbeitet, der mittels eines Armes 18 am Turbinendeckel befestigt ist. Der Zylinder 17 hat eine dem Hub der Stange 14 entsprechende Länge und ist an den Enden mit Stopfbüchsen 19 versehen, durch welche die Stange 14 abgedichtet ist. Das Kolbenventil ist mit einem mittleren Teil von geringerem Durchmesser als die Zylinderbohrung versehen. Die beiden Kolbenenden 20 und 21 sind nach außen kegelförmig verjüngt und gleiten dampfdicht im Zylinder. Der freie Raum zwischen den Kolbenenden 20, 21 steht durch einen Kanal 22 mit dem Raum unter dem unteren Kolbenende 20 in Verbindung.

Die gleichen Teile sind der leichteren Unterscheidung wegen bei den Turbinen 2, 3 und 4 mit den Zeigern b, c und d versehen..

In das obere Ende des Zylinders 17 (Fig. 2) tritt durch Leitung 23 (Fig. 2) das Druckmittel ein. Als solches kann Dampf, Luft,

Wasser, vorzugsweise aber öl verwendet . werden. Jener Stellung des Kolbenventils 16 gegenüber, bei welcher die Turbine durch den Regler auf volle normale Leistung eingestellt ist, ist ein Gehäuse 24 am Zylinder 17 ausgebildet, dessen Inneres durch eine Scheidewand 25 in zwei Zylinder 26, 27 geteilt ist. In diesen Zylindern gleiten dampfdicht die durch Stange 30 fest verbundenen Kolben 28, 29, welche zum Bewegen des Sperrstiftes 31 dienen. Zwischen der Scheidewand 25 und dem Kolben 28 ist eine Feder 32 eingespannt, welche bestrebt ist, den Sperrstift 31 in der Sperrstellung zu erhalten. Der äußere Zylinder 27 steht an dem einen Ende durch einen im Deckel 33 ausgebildeten Kanal 34 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die verlängerte Kolbenstange 30 ist durch den Deckel geführt und außen mit einem Knopf 35 versehen, mittels dessen der Sperrstift im Bedarfsfalle von Hand bewegt werden kann. Von dem oberen Teil des Zylinders 17 führt ein schmaler Kanal 36 zu dem inneren Ende des Zylinders 26. Das äußere Ende des Zylinders 26 ist durch Leitung 37 mit dem oberen Ende des Zylinders ij^a verbunden. Das innere Ende des Zylinders 27 steht durch Leitung 38 mit dem mittleren Teil des Steuerzylinders der letzten Turbine, also hier des Zylinders ij^c, in Verbindung. Gegenüber der untersten Stellung des KoI-benventils 16, bei welcher die Turbine durch den Regler auf ihre maximale, einer außerordentlichen Belastung entsprechende Leistung' eingestellt ist, ist am Zylinder 17 ein zweiter Sperrstift 39 angeordnet, welcher durch einen Kolben 40 bewegt wird, der in einem Zylinder 41 gleitet. Der Sperrstift 39 kann im Bedarfsfalle von außen mittels Knopfes 35 von Hand eingestellt werden und wird durch eine zwischen Kolben und Deckel 42 eingespannte Feder 43 in der Sperrstellung gehalten. Das innere Ende des Zylinders 41 ist durch Kanal 44 mit dem unteren Teil des Zylinders 17 verbunden. Von dem äußeren Ende des Zylinders 41 führt eine Leitung 45 zu dem mittleren Teil des nächstfolgenden Zylinders iy^a. Jeder Steuerzylinder einer mittleren Turbine der Turbinenreihe ist mit einem Sperrstift 39^ versehen, welcher dem Sperrstift 39 des ersten Steuerzylinders 17 entspricht. Außerdem ist jeder dieser Zylinder mit einem Sperrstift 46 ausgestaltet, welcher am oberen Zylinderende jener Stellung des Kolbenventils i6^a gegenüber angeordnet ist, bei welcher die Turbine durch den Regler auf Leerlauf eingestellt ist. Der Sperrstift 46 wird durch einen Kolben 47 bewegt, dessen Zylinder 48 durch Kanal 49 mit dem oberen Ende des Zylinders lj^a und durch Leitung 50 mit dem mittleren Teil des Zylinders 17 verbunden ist. Der Zylinder Ij^b ist mit einer Einrichtung versehen, welche der des Zylinders ij" genau entspricht, und ist daher nicht näher dargestellt. Der Vereinfachung wegen ist die Verbindung der Leitungen in Fig. 2 bis 4 unter Annahme von nur drei Zylindern dargestellt, so daß

I7^a mit I7^C verbunden erscheint. Dieselbe Einrichtung haben alle weiteren Zylinder der Reihe, bis auf den letzten, bei welchem der Sperrstift 39 weggelassen ist. Der Zylinder 27^a ist an seinem inneren Ende durch Leitung 51 mit dem unteren Teil des Zylinders 17 verbunden, und zwar mündet die Leitung 51 an einem Punkte ein, welcher oberhalb des in seiner untersten Stellung gesperrten Kolbenventils 16 sich befindet. In ähnlicher Weise ist das innere Ende des Zylinders 27^C durch Leitung 52 mit dem Zylinder iy^a verbunden. Die Leitungen 53 und 54, welche die Zylinder 20^a und 41^s mit dem Zylinder ij^c verbinden, entsprechen den Leitungen 37 und 45. Die Leitung 55 entspricht der Leitung 50 und verbindet den Zylinder 48^ mit dem mittleren Teil des Zylinders iy^a. Von dem äußeren Ende des Zylinders 2.6° führt eine Leitung 56 zu dem mittleren Teil des Zylinders 17. Das untere Ende eines jeden Zylinders ist durch eine Auslaßleitung mit der Atmosphäre, oder für den Fall, daß ein flüssiges Druckmittel, wie

öl, angewendet wird, mit einem Behälter verbunden. Die Enden der Kolbenventile sind, wie oben erwähnt, kegelförmig ausgebildet, so daß sie die Sperrstifte zurückschieben, wenn sie durch das Druckmittel nicht· zurück-

3Q gezogen worden sind.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Im Anfang sind die Kolbenventile 16, i6^a, ib^b durch die zugehörigen Regler in die oberen Grenzlagen eingestellt, und die Ventile ΐ6^α, ΐ6^έ, i6^e sind durch die unter Einwirkung der Federn 43 nach einwärts geschobenen Sperrstifte 46 gesperrt. In den Zylindern 48 ist kein Druck vorhanden. Die Regler der Turbinen 2, 3 und 4 sind somit an der Bewegung gehindert und die betreffenden Turbinen leisten so lange keine nützliche Arbeit, bis die Turbine I mit ihrer vollen Leistung zu arbeiten beginnt. Während die Belastung der Turbine 1 bis zur normalen Vollbelastung steigt, bewegt sich das Kolbenventil 16 unter dem Einfluß des Reglers nach abwärts. Hierbei tritt oberhalb des Ventils 16 durch Leitung 23 Druckmittel in den Zylinder 17 ein und gelangt durch den Kanal 36 in den Zylinder 26, wodurch der Sperrstift 31 der Wirkung der Feder 32 entgegen zurückgezogen wird, so daß das Ende 21 des Ventils an demselben vorbei sich nach abwärts bewegen kann. Nimmt die Belastung weiter zu, so öffnet das Ventil 16 bei fortgesetzter Abwärtsbewegung die Leitung 50, und das Druckmittel strömt durch diese Leitung in das obere Ende des nächstfolgenden Zylinders iy^a und in den Zylinder 48. Dadurch wird der Sperrstift 46 zurückgezogen und das Kolbenventil ΐ6^α freigegeben, so daß nunmehr der Regler der zweiten Turbine zur Wirkung kommt und den Triebmitteleintritt regelt. Bei wachsender Belastung der Turbine 2 bewegt sich das Ventil i6^a nach abwärts, und das Druckmittel tritt durch Leitung 37 auf die andere Seite des Kolbens 28. Dadurch findet ein Druckausgleich statt und der Sperrstift 31 wird durch Feder 32 in die Sperrstellung (Fig. 2) bewegt. Der Regler der Turbine 1 wird somit in jener Stellung, bei welcher die Turbine ihre volle normale Leistung entwickelt, gesperrt, und etwaige Schwankungen in der Belastung werden nun durch den Regler der Turbine 2 ausgeglichen.

Nimmt die Belastung ab, so bewegt sich das Kolbenventil i6^a nach aufwärts und unterbricht die Verbindung zwischen Leitung 37 und der Druckleitung 50. Gleichzeitig verbindet es Leitung 37 über Kanal 22^a . und Leitung 57° mit der Atmosphäre, so daß der Kolben 28 den Sperrstift 31 zurückzieht und den Regler der Turbine 1 freigibt. Der Regler der Turbine 1 kann somit bei weiterem Sinken der Belastung die Triebmittelmenge der Turbine 1 entsprechend verkleinern. Bei der Aufwärtsbewegung des Ventils 16 wird die Leitung 50 über Kanal 22 und 57 mit der Atmosphäre verbunden, und der Sperrstift 46 sperrt den Regler der Turbine 2 in der Leerlaufstellung.

Nimmt, nachdem der Regler der Turbine 1 in der mittleren Stellung gesperrt worden ist, die Belastung zu, so bewegt sich das Ventil i6" so lange nach abwärts, bis der Regler der nächstfolgenden Turbine freigegeben wird, Und wird sodann in der mittleren Stellung gesperrt. Dasselbe Spiel wiederholt sich nun bei stetig wachsender Belastung, bis die letzte Turbine erreicht ist. Bei Einschaltung der letzten Turbine auf Vollbelastung wird durch das zugehörige Kolbenventil i6^c Druckmittel in die Leitung 38 eingelassen und strömt in den Zylinder 27 der Turbine 1 ein. Dadurch wird der Sperrstift 31 zurückgezogen und Ventil 16 freigegeben. Der Regler der Turbine 1 beginnt jetzt diese Turbine allmählich auf ihre maximale Leistung (entsprechend einer außerordentlich hohen Belastung) Überlastung einzustellen und bewegt gleichzeitig das Ventil 16 nach abwärts. Hierbei tritt Druckmittel durch Leitung 56 in den Zylinder 26^C ein und bewegt den Stift 31° in die Sperrstellung, so daß Turbine 4 dauernd mit voller Leistung arbeitet. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbenventils 16 tritt, sobald die Turbine 1 durch ihren Regler auf ihre maximale Leistung eingestellt ist, Druckmittel durch Leitung 51 in den Zylin-

der 27^α und zieht den Sperrstift 31" zurück. Die Turbine 2 wird nun in ähnlicher Weise, vorausgesetzt daß die Belastung fortwährend steigt, auf Überlastungsleistung eingestellt. Das Ventil i6^a bewegt sich nach abwärts, öffnet zuerst die Leitung 45, wodurch das Ventil 16 in der unteren Grenzstellung gesperrt wird, und sodann die Leitung 52, wodurch der Regler der nächstfolgenden Turbine freigegeben wird. Ist eine größere Anzahl von Turbinen vorhanden, so wiederholt sich derselbe Vorgang, bis alle Turbinen auf Überlastung eingestellt sind. Sinkt nun die Belastung der Turbinengruppe allmählich auf die normale Vollbelastung, so bewegt sich das Kolbenventil i6^c der letzten Turbine, da es in der unteren Grenzstellung nicht gesperrt ist, zuerst nach aufwärts. Dadurch wird Leitung 54 und das äußere Ende des Zylinders 4i^a mit der Atmosphäre verbunden und der Sperrstift 39/ zurückgezogen. Bei weiterer Abnahme der Belastung kommt daher der Regler der Turbine 2 zur Wirkung und das Ventil i6^a bewegt sich nach aufwärts.

Hierbei tritt Leitung 52 und das innere Ende des Zylinders 27° mit der Atmosphäre in Verbindung, und das Kolbenventil i6^c wird in der mittleren Stellung gesperrt. Sobald das Ventil i6^a in die Mittelstellung gelangt, wird durch Anschluß der Leitung 45 und des äußeren Endes des Zylinders 42 an die Atmosphäre Stift 39 zurückgezogen und der Regler der Turbine 1 freigegeben. Das Ventil 16 bewegt sich nach aufwärts, wobei es durch Anschluß der Leitung 51 an die Atmosphäre das Ventil i6^a und den Regler in der Mittelstellung sperrt und sodann durch Anschluß der Leitung 56 an die Atmosphäre das Ventil i6^c und den Regler 8^C auslöst.

Sinkt nun die Belastung unter die normale Vollbelastung, so bewegt sich das Ventil i6^c aus der Mittelstellung nach aufwärts und sperrt zuerst durch Anschluß der Leitung 38 an die Atmosphäre das Ventil 16 in der (in Fig. 2 dargestellten) Mittellage. Bei weiterem Sinken der Belastung gelangen die Ventile nacheinander in die obere Grenzstellung und werden in derselben gesperrt. Die Wirkungsweise ist hierbei der oben beschriebenen im wesentlichen analog und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß jeder Regler, indem er zur Wirkung kommt, den nächstfolgenden oder den vorhergehenden Regler in einer bestimmten Stellung sperrt, bei welcher die zugehörige Turbine mit einer gewissen Leistung (Leerlauf, Vollbelastung oder Überlastung) arbeitet und daß somit stets nur eine Turbine durch einen Regler der wechselnden Belastung entsprechend geregelt wird. Jede Turbine bildet somit ein unabhängiges Element der Gruppe, welches mit einem besonderen Regler versehen ist und im Bedarfsfalle ausgeschaltet und unabhängig von den anderen Turbinen benutzt oder ganz abgestellt werden kann. Die zu dieser Ausschaltung erforderliche Leitungsanordnung ist hier nicht dargestellt, da sie aus der beschriebenen Wirkungsweise der Einrichtung sich ohne weiteres ergibt.

Die einzelnen Regler könnten auch durch elektromagnetische Vorrichtungen oder entsprechende Mechanismen miteinander verbunden sein, anstatt durch ein Druckmittel gesperrt zu werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Regelungsvorrichtung für eine Gruppe von zusammen arbeitenden Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler der einzelnen Turbinen derart miteinander verbunden sind, daß sie die zugehörigen Turbinen nacheinander auf bestimmte Leistungen, d. h. auf Leerlauf, Vollbelastung oder Überlastung einstellen.

2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regler die zugehörige Turbine unabhängig von den anderen Reglern und Turbinen innerhalb bestimmter Grenzen (Leerlauf, Vollbelastung, Überlastung) regelt.

3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei wachsender Belastung alle Turbinen zuerst nacheinander auf Vollbelastung· und sodann in derselben Reihenfolge auf Überlastung von den zugehörigen Reglern eingestellt werden.

4. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Regler nacheinander in bestimmten Stellungen, welche der Vollbelastung der zugehörigen Turbinen entsprechen, gesperrt, sodann nacheinander freigegeben und in Stellungen, welche der Überlastung der Turbinen entsprechen, festgestellt werden.

5. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler in jener Stellung, welche dem Leerlauf der Turbine entspricht, gesperrt sind und nacheinander freigegeben werden.

6. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regler, indem er in eine bestimmte, dem Leerlauf, der Vollbelastung oder der Überlastung der zugehörigen Turbine entsprechende Stellung gelangt, die Sperrung des nächstfolgenden Reglers aufhebt.

7. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß

jeder Regler, sobald er den nächstfolgenden Regler auslöst, durch diesen Regler seinerseits gesperrt wird.

8. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler mit Sperrungen versehen sind, welche durch ein Druckmittel bewegt werden, dessen Eintritt in die Druckzylinder oder Austritt aus denselben durch mit den Reglern verbundene Steuerungen geregelt wird.

9. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstifte unmittelbar auf das in Form eines Kolbenventils ausgeführte Steuerorgan wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.