DE1909503A1

DE1909503A1 - Notstromaggregat

Info

Publication number: DE1909503A1
Application number: DE19691909503
Authority: DE
Inventors: Helmut Adelhofer
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1969-02-26
Filing date: 1969-02-26
Publication date: 1970-09-03
Also published as: GB1257765A; DE1909503B2; FR2032823A5

Description

Köln, den 18. 2. I969 TP Moe/Si D 69/7

Notstromaggregat

Die Erfindung betrifft ein Notstromaggregat, das bei Ausfall der Spannung in einem normalerweise eine G-ruppe von Verbrauchern mit Energie beliefernden Stromnetz die Versorgung der Verbraucher übernimmt, bestehend aus einer Brennkraftkolbenmaschine, die nach Ausbleiben der Netzspannung Über eine Schaltkupplung einen die Verbraucher speisenden Stromerzeuger antreibt, der mit einem Speicherschwungrad gekuppelt ist und zusammen mit diesem auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine vom Netz aus auf seiner Nenndrehzahl oder einer etwas höheren Drehzahl gehalten wird_β ·

Mit Speicherschwungrädern ausgerüstete Notstromaggregate finden stets dort Verwendung, wo bei Ausbleiben der Netzspannung die Versorgung der Verbraucher keine oder nur eine kurzzeitige Unterbrechung erleiden darf* Dieser Forderung wird in der Regel dadurch entsprochen, daß man den Stromerzeuger des Aggregates zusammen mit dem Speicherschwungrad auch bei Belieferung der Verbraueher mit Energie aus dem Netz und dabei stillstehender Brennkraftkolbenmaschine auf seiner Nenndrehzahl oder einer etwas höheren Drehzahl hält. Die bei Betrieb aus dem Netz in dem Speicherschwungrad gespeicherte Energie wird nach-Ausbleiben der Netzspannung von

009836/0869 .

KLÖCKNER-HUMBOLDT'DEinZAG'KeUi IQTlQ ζ Π 7

— 2 - 18. 2. Ϊ969 ' D 69/7

dem Stromerzeuger aufgenommen und verhindert einen zu starken Drenzählabfall desselben während der Zeitspanne, die vergeht, bis die inzwischen angelassene Brennkraftkolbenmaschine in der Lage ist, die volle vom Stromerzeuger geforderte Antriebsleistung zu Übernehmen.» Der Drehzahlabfall . des Stromerzeugers und damit der Spannungsabfall bzw» bei Wechsel- und Drehstrom auch der Frequensabfall im Verbraucher-

φ netz ist umso geringer, je größer das Speichervermögen der Schwungscheibe und je kleiner'die Zeitspann© ist, die nach Ausbleiben der Hetzspannung vergeht, bis die Brennkraftkolbenmaschine bereit ist zur Übernahme öer vollen Lasto Heuerdings sind nun die Ansprüche- hinsichtlich des Ausmaßes der prozentualen Spannungs- bzw«.' Erequeaaalbwe'icimng von der Sollspannung bzw« Sollfrequenz - taährend dss Überganges- von Netzbetrieb auf liptbetrieb imaer schärfer geworden₀ Es gibt i"älle, in denen die Abweiehimg nicht mehr als "l$.-betragen . "

L·- darf« Diese erhöhten Ansprüche hinsichtlich Spannungs- und Irequenzkons.tanz im'Verbraueheriietz'bedingen-zwangsläufig", die Anordnung iamer scliwererer Speicherechwungrääer_? was-_a wie die Praxis gezeigt iiat_e insofern ungünstig ist ₉ als sich Beim Stillsetzen des gaazsa'lggrega-tes-"der-Auslauf, auch bei - ■eingekuppelter"j kraftstoffmäßig jedoch abgeschalteter Brennkraftmaschine über sin© verhältnismäßig lange Zeit erstreckte Dieser lange Auslauf ist insbesondere hinsichtlich der Tat-"

009838/086$

KLeCKNER-HUMBOLDT-DEUTZAQ-KeLN ■ _Λ .190-9,503

■ - 3 ~"·."... ·ο· 2. Ί9ο9

D 69/7

sache, daß solche Aggregate in der Hegel unbeaufsichtigt laufen, in mancherlei Hinsieht von "großem Nachteil. So können beispielsweise schnell entweder vom Bedienungspersonal erkannte oder durch Oberwachungseinrichtungen gemeldete Störungen an sich leichter Natur, wie etwa ein unzulässig starker Temperaturanstieg in den Wicklungen der Elektromaschinen, auch bei sofortiger Abschaltung des Aggregates eben infolge des langen Auslaufes oft noch zu ernsten Schäden führen._?Das gleiche gilt sinngemäß auch für die Brennkraftkolbenmaschine. Ganz besonders gefährdet sind die Lager des Speicherschwungrades, da der sogenannte Mischreibungsbereich, in dem keine zuverlässige Schmierung mehr gewährleistet ist bzw. in dem es häufig zu einem Abreißen des Schmierfilms kommt, so langsam durchfahren wird, daß schwere Lagerschäden auftreten können. Besonders gefährdet sind solche Aggregate, die mehrmals täglich vollständig stillgesetzt werden, wie beispielsweise in Krankenhäusern üblich, in denen die Aggregate lediglich während einer Ope- % ration eine kontinuierliche Stromversorgung sicherstellen müssen. Darin, auf möglichst einfache Weise die Auslaufzeit des Aggregates zu verkürzen, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu erblicken. Erreicht wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß zum Stillsetzen des Stromerzeugers die Brennkraftmaschine bei abgeschalteter Kraftstoff Versorgung eingekuppelt wird bzw. eingekuppelt bleibt und gleichzeitig eine die von der Brennkraftmaschine in

0098 36/0 86 9

KLeCKNER-HUMBOLDT-DEUTZAQoKdLIl 1909503

' - 4-.¹-- ■- !Ö· 2* 1969

D 69/7

ihrer Eigenschaft als Verdichter aufgenommene Leistung erhöhende Einrichtung wirksam wird.

Erfindungsgemäß wird grundsätzlich bei jedem Stillsetzen des ganzen Aggregates dessen Auslaufzeit mittels der Brennkraft» kolbenmaschine mit ihrer für diesen Vorgang stark erhöhten Bremsleistung auf einen die Entstehung ernster Schäden als Folgeerscheinung eventuell auftretender Störungen weitgehend ausschaltendes Ausmaß verktirzt. .

Bei einer Yiertakt-Brennkraftkolbenmaschine als Antriebsmaschine kann die die Bremsleistung derselben erhöhende'Einrichtung in an sich bekannter Weise aus einem den Querschnitt der Abgasleitung zu gegebener Zeit verkleinernden Drosselorgan bestehen* Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen können zum gleichen Zweck in an sich ebenfalls bekannter Weise im Zylinderkopf entsprechend gesteuerte Abblaseventile angeordnet

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Steuerung der ganzen Anlage so auszulegen, daß die Einrichtung zur Erhöhung der Bremsleistung der Brennkraftmaschine mit Stillstand letzterer zwangsläufig wieder ihre Ausgangsstellung einnimmt· Außerdem kann die Steuerung insbesondere im Hinblick auf einen möglichst einfachen Aufbau derselben so ausgebildet sein, daß die Einrichtung zur

009836/0869

KLÖCKNER.fräOTBOLÜT-BEUTZAG'KÖlBI . I 9 U 9 5 U

-5 ■-. 18. 2. 1969

D 69/7

Erhöhung der Bremsl eis tung der Brennkraftmaschine grundsätzlich bei jedem Stillsetzen des gesamten Aggregates oder der Brennkraftmaschine allein wirksam wird»

Der Impuls zum Stillsetzen des ganzen Aggregates kann im Rahmen der Erfindung von Hand oder durch jede an sich geeignete Überwachungseinrichtung erfolgen. Insbesondere empfiehlt sich eine zuverlässige Überwachung der Speicher- ^ schwungradlager, etwa in der Weise, daß. deren Temperatur laufend abgefiihlt und das Aggregat stillgesetzt wird, sobald diese Temperatur einen hochstzulässigen Wert überschreitet· Jja solchen 3?ällen, in denen, wie häufig üblich, die Schmiermittelversorgung der Speicherschwungradlager in geschlossenem Kreislauf kontinuierlich aus einem Schmiermittelvorratsbehälter heraus erfolgt, könnte eine Überwachungseinrichtung vorgesehen werden, die bei Absinken des· Schmiertnittvorrates unter ein bestimmtes Niveau die λ

Stillsetzung auslöst. ^

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt«

Das dargestellte Notstromaggregat ist als sogenanntes Sofortreserveaggregat für unterbrechungslose Stromversorgung einer Verbrauchergruppe ausgeführt. Es besteht im wesentlichen

00983670869 8AD ORlQJNAL

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AQ-KÖLN

-6— 18. 2. 1969

D 69/7

aus einer Viertaktbrennkraftkolbenmaschine 1, die über eine schaltbare Kupplung 2 mit einem aus einem Speicherschwungrad 3, einem die kritischen Verbraucher speisenden Dreh-* stromerzeuger 4 und einem !Drehstrommotor 5 bestehenden Maschinensatz kuppelbar ist· Speicherschwungrad 3» Drehstromerzeuger 4 und Drehstrommotor 5 sind fest miteinander gekuppelt· Das Speicherschwungrad 3 ist zwischen zwei Gleitlagern 6 und 7 gelagert· Dem Aggregat ist eine zentrale Schalt- und Steuereinrichtung 8 zugeordnet, an die außer dem allgemeinen Nets 9 und dem Verbrauchernetz 10 die Speise·=· leitungen 11 und 12 des Drehstromaotors 5 bzw«, des Drehstroiaerzeugers 4 sowie eine später noch zu definierende _s zu einem Schaltkasten I3 an der Brennkraftmaschine 1 führende Querverbindung 14 angeschlossen sind_e Die Wirkungsweise· der Anlage ist grundsätzlich folgendes

Bei Betrieb aus dem allgemeinen lets 9 ist die Brennkraftmä-=* schine 1 abgekuppelt» Der Drehstrommotor 5 treibt den Stromerzeuger 4 und das Spsieherschwungrad 3 an_o Außerdem ist das. Verbrauchernetz 1O mit der Speiseleitung .12 des Stromerzeugers 4 verbunden* Bei Störungen im Hetz 9 bzw® bei Ausbleiben der Netzspannung läuft die Brennkraftkolfeenmaschine 1 automatisch

■ ■ ■ ■ -■ ■' ■"■"■-■-".■ /

an und übernimmt bei eingerückter Kupplung 2 die bisher worn.

Drehstrommotor 5 aufgebrachte Antriebsleistung- für den Strom·=· erzeuger 4« Bin unzulässig" starkes Absinken der Spannung und dar frequenz im Yerbrauchernetz 10 beim .Übergang von

trieb auf Kotbetrieb wird dadurch verhindert, daS das

V 009836708-88- -^; - '

BADORIÖINAI.

- 7 - 18. 2. 1969

Speicherschwungrad 3 während der Umschaltpause in ausreichendem Ausmaß kinetische Energie als Antriebsleistung an den Stromerzeuger 4 abgibt.

Die beiden Sehwungscheibenlager 6 und 7 weisen Temperaturfühler 15 und 16 auf, die über eine gemeinsame Leitung 17 an den Schaltkasten I3 an der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen sind· Weiterhin zu diesem Schaltkasten I3 führt μ auch die Schaltleitung 18 für die elektromagnetisch betätigte Schaltkupplung 2. Mit dem Regler I9 an der Einspritzpumpe 20 der Brennkraftmaschine 1 ist ein Hubmagnet 21 gekuppelt, dessen Erregerleitung 22 ebenfalls an den Schaltkasten I3 angeschlossen ist· In der Abgassammelleitung 23 der Brennkraftmaschine 1 ist ferner eine Drosselklappe 27 angeordnet, die über ein Gestänge 26 von einem Hubmagnet 25 betätigt wird, dessen Erregerleitung 24 zum Schaltkasten I3 führt. Wird der Maschinensatz 3, 4_t 5 stillgesetzt, sei es beabsichtigt oder auf einen Impuls von den Temperaturfühlern 15 und 16 hin, so wird sofort die Kupplung 2 eingerückt, sofern der Abstellimpuls bei Netzbetrieb erfolgt bzw. bleibt eingerückt, wenn die Störung bei Hotbetrieb eintritt. Gleichzeitig schaltet der Hubmagnet 21 die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 1 ab, während der Hubmagnet 25 die Drosselklappe 27 in Schließstellung rückt. Durch die letztere Maßnahme wird die Bremsleistung der Brennkraftmaschine 1 so stark erhöht, daß der

009836/0869

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AG-KdLN 1909503

- 8 - 18. 2. 1969

169/7

gefährliche Mischreibungsbereich in den Lagern 6 und-J_ des . Speicherschwungrades in einer ernste Lagerschäden nicht aufkommen lassenden kurzen Zeitspanne durchfahren wird» Die Querverbindung Η dient im wesentlichen zur Übertragung des Stillsetzimpulses entweder von 13 nach 8 oder umgekehrt je nach dem Betriebszustand, aus dem heraus das Stillsetzen erfolgt. Wird beispielsweise bei Netzbetrieb, also bei stillstehender Brennkraftmaschine, der Maschinensatz 5,4, 3 durch Unterbrechung der Leitung 11 stillgesetzt, so muß ein entsprechender, die oben beschriebenen Bremsmaßnahmen an der Brennkraftmaschine 1 auslösender Impuls von 8 nach I3 gegeben werden* Wird dagegen bei Netzbetrieb ein Stillsetzimpuls von den RLhlern 15 und 16 nach I3 gegeben, so muß er weitergeleitet werden nach 8 im Sinne einer Unterbrechung der Leitung 11. Die Steuerung ist im übrigen/wie hier nicht näher veranschaulicht, so ausgelegt, daß die Drosselklappe 27 nach dem Stillstand der Anlage selbsttätig wieder öffnet, um einen erneuten normalen Start der Brennkraftmaschine 1 nicht zu. behindern.

009836/0869

Claims

KLOCKNER-HUMBOLDT-DEUTz AG-KÖLN I Köln, den 18.2.1969 TP Moe/Si D 69/7 Patentansprüche

1.) Notstromaggregat, das bei Ausfall der Spannung in einem normalerweise eine Gruppe von Verbrauchern mit Energie beliefernden Stromnetz die Versorgung der Verbraucher übernimmt,, bestehend aus einer Brennkraftkolbenmaschine, die nach Ausbleiben der Fetzspannung über eine Schaltkupplung einen die Verbraucher speisenden Stromerzeuger antreibt, der mit einem Speicherschwungrad gekuppelt ist und zusammen mit dieser auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine vom Netz aus auf seiner Nennärehzahl oder einer etwas höheren Drehzahl gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Stillsetzen des Stromerzeugers (4) die Brennkraftmaschine (1) bei abgeschalteter KraftstoffVersorgung eingekuppelt wird bzw« eingekuppelt bleibt und gleichzeitig eine die von der Brennkraftmaschine (1) in ihrer Eigenschaft als Verdichter aufgenommene Leistung erhöhende Einrichtung (27) wirksam wird. ■

2o Notstromaggregat nach Anspruch 1 mit einer Viertakt-Brennkraftkolbenmaschine als Antriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bremsleistung der Brennkraftmaschine (1) erhöhende Einrichtung in an sich bekannter Weise aus einem den Querschnitt der Abgasleitung (23) verkleinernden Drosselorgan (27) bestehty

00 9 8 36/OjB 69

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AS'KdLN I 9USbQ3

-^- 18. .

2. 1969 SfO D 69/1

3. Notstromaggregat nach. Anspruch 1 nit einer kolbengesteuerten Zwei takt-Brennkraftkolbenmas chine als Antriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bremsleistung der Brennkraftmaschine erhöhende Einrichtung in an sich 'bekannter Weise aus im Zylinderkopf angeordneten Abblaseventilen besteht·

4β Notstromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß. die Einrichtung zur Erhöhung der Bremsleistung der Brennkraftmaschine mit Stillstand letzterer zwangsläufig wieder ihre Ausgangsstellung einnimmt und diese auch bei Wiederanlassen der Brennkraftmaschine beibehält.

5. Notstromaggregat nach einem der vorhergehenden An--. Sprüche, dadurch gekennzeichnet_s daß die Einrichtung zur Erhöhung der Bremsleistung der Brennkraftmaschine bei jeder Stillsetzung letzterer wirksam wird,

6e Notstromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stillsetzen des

ganzen Aggregates selbsttätig erfolgt, sobald die Temperatur insbesondere der Sehwungsteheibenlager (6,7) einen höchstzulässigen Wert überschrsitet**

009836/0 86 9

KLÖCKHER-fiiaiBOLDT.DEUTZ AG-KdLN -1909503

" 18. 2. 1969

,ff ^D

7· Notstromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem insbesondere die Schmiermittelyersorgung der Schwungscheibenlager in geschlossenem Kreislauf kontinuierlich aus einem Schmiermittel vorratsbehälter heraus erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das ganze Aggregat automatisch stillgesetzt wird bei Absinken des SchmiermittelVorrates unter ein bestimmtes Niveau·

009836/0869

L e e r s e i t e