DE207261C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung für durch Dampf oder Gas angetriebene Turbinen.

Man hat bereits vorgeschlagen, bei Turbinen eine Anzahl unabhängiger Ventile vorzusehen, die veränderlich belastet sind und nacheinander durch einen Überdruck in der Einlaßkämmer über die veränderlichen Belastungen geöffnet werden, um selbsttätig die Anzahl

ίο der in Tätigkeit befindlichen Einlaßdüsen in Übereinstimmung mit" Änderungen in der Geschwindigkeit der Turbine und Änderungen in der Menge - des der Einlaßkammer zugeleiteten Treibmittels zu regeln. ■■

Gemäß der Erfindung hängt die Wirkungsweise jedes unabhängigen Ventils von dem Druck auf der Zuleitungsseite der vorhergehenden Düse oder Düsengruppe ab.
, Zu diesem Zweck wird jedes Ventil mit einem Kolben oder einer Biegeplatte verbunden, die auf der einen Seite dem auf ein Öffnen des Ventils hinwirkenden Druck in der vorhergehenden Düsenkammer und auf der anderen Seite mittels eines Druckminderungsventils dem Druck der Treibmittelquelle und dem einer Feder unterworfen ist.

Um jedes unabhängige Ventil teilweise oder vollständig zu entlasten, ist die Ventilspindel mit einem zweiten Kolben o. dgl. versehen, der auf der einen Seite dem Druck in der gemeinschaftlichen Zuleitungskammer und auf der anderen Seite dem Druck in" der entsprechenden Düsenkammer unterworfen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einer Turbine im Längsschnitt dargestellt. - ,

Die Laufschaufeln sind bei 2 und ein Teil des Gehäuses bei 3 angedeutet. Die Zuleitungsdüsen 4 für Dampf oder Gas sind in Gruppen 6, 7, 8 angeordnet, wobei Gruppe 6 unmittelbar mit der Zuleitungskammer 5 und Gruppen 7, 8 mit Kammern 17 in Verbindung stehen, die innerhalb der Zuleitungskammer 5 liegen und mit durch Ventile 19 überwachten Einlaßöffnungen 18 versehen sind. Ein Haupteinlaßventil 9 überwacht die Verbindung zwischen der Treibmittelquelle 34 und der Zu- * leitungskammer 5 und leitet das Treibmittel den Düsen absatzweise zu, wobei die Dauer einer derartigen Zuleitung von der Belastung oder Geschwindigkeitsänderung der Turbine, abhängt. Das Ventil 9, das beliebige Form haben kann, ist im vorliegenden Falle ein gewöhnliches Kolbenventil, dessen Spindel 10 durch Hebel und Gelenk mit einem Steuerhebel 11 verbunden ist, der auf einem hin und her gehenden Ring drehbar angebracht ist. Der Ring ist drehbar auf einer hin und her gehenden Hülse 12 des Reglers gelagert. Der Steuerhebel 11 wird von einem. Exzenter 13 durch die Stange 14 absatzweise geschwungen. Die Ventile 19 öffnen sich, sobald das Ventil 9 mehr Treibmittel zuleitet, als die bereits geöffneten Düsen zurzeit den Laufschaufeln 2 zuführen können. Jedes Ventil 19 ist mit einer Ventilspindel 20 versehen, die durch einen entsprechenden Zylinder 21 in einen zweiten Zylinder ,22 sich erstreckt und

mit Kolben 23, 24 in den Zylindern 21, 22 ausgestattet ist. Den Zylindern 22 über den Kolben 24 wird Dampf durch die von einem Rohr 26 ausgehenden Abzweigungen 25 zugeleitet, wobei in das mit der Treibmittelzuleitung 34 in Verbindung stehende Rohr 26 ein Druckminderungsventil 27 eingeschaltet ist. Dieses Ventil 27, das. als Druckminderungs-'ventil bezeichnet worden ist, ist jedoch kein solches in dem gewöhnlichen Sinne des Wortes, d. h. ein Ventil, das einen veränderlichen höheren Druck auf einen konstanten niedrigeren Druck herabmindert, sondern ein Ventil, das einen konstanten Druckunterschied zwisehen der Dampfquelle" 34 und dem Rohr 26 aufrechterhalten soll. Nimmt man beispielsweise an, daß 7 Atm. Druck an der Dampfquelle 34 vorhanden sind, dann kann das Ventil 27 so ausgebildet sein, daß es einen Druckunterschied von beispielsweise 3,5 Atm. in dem Rohr 26 aufrechterhält, so daß, wenn der Druck bei 34 auf 6,3 Atm. sinken sollte, der Druck im Rohre 26 trotzdem 3,5 Atm. weniger als bei 34, nämlich 2,8 Atm.

pro Quadratzentimeter betragen würde.

Zwischen die Kolben 24 und Enden der

Zylinder 22 sind Federn 28 eingelegt, die in demselben Sinne wie das durch die Abzwei-

■ gungen 25 zugeleitete Treibmittel wirken. Der über der Düsengruppe 7 liegende Zylinder 22 ist unterhalb des Kolbens 24 mit der Einlaßkammer 5 durch Rohr 29 verbunden. Die Unterseite jedes Kolbens 23 ist dem Druck in der Einlaßkammer 5 ausgesetzt, während der Zylinderraum 21 über dem Kolben 23 mit der entsprechenden Düsenkammer 17 durch ein Rohr 31 in Verbindung steht. Hierdurch wird der Druck auf die Unterseite der Kolben 23 ganz oder teilweise durch den Druck auf die Oberseite der Ventile 19 ausgeglichen. Der in den Kammern 17 auf die Unterseite der Ventile 19 wirkende Druck kann mehr oder weniger durch den Druck über den Kolben 23 ausgeglichen sein, während· dem auf ein Öffnen des Ventils 19 im unteren Teile der Kammer 22 hinwirkenden Druck der Druck

- der Feder 28 und der verminderte Druck im oberen Teile des Zylinders 22 entgegenwirkt.

Ein Kanal 33 verbindet den unteren Teil des über der Düsengruppe 8 liegenden Zylinders 22-unterhalb des Kolbens 24 mit dem Kanal 31 der zur Düsengruppe 7 gehörigen Steuerung'. Der Deutlichkeit halber soll die Wirkungsweise der Düsensteuervorrichtungen zunächst in Verbindung mit einem durch einen gewöhnlichen Regler gesteuerten Ventil beschriebeu werden. Ermäßigt sich die Turbinengeschwindigkeit unter einen vorher bestimmten Betrag, dann wird das Ventil, 9 genügend weit geöffnet, um der Einlaßkammer 5 mehr Treibmittel zuzuleiten, als die Düsengruppe 6 verbrauchen kann, so daß sich der Druck in der Kammer 5 sofort erhöht. Bei einer vorher bestimmten Geschwindigkeit der Turbine ist der Dampfdurchtritt durch die Kammer 5 so beschränkt, daß der ■ Druck im unteren Teile des zur Düsengruppe 7 gehörigen Zylinders 22 den herabgeminderten Dampf- und Federdruck überwindet und das entsprechende Ventil 19 hebt, wodurch der Düsengruppe 7 Dampf zugeführt wird.

Angenommen, die Flächen des Ventils 19 und des Kolbens 23 verhalten sich (wie in der Zeichnung angedeutet) wie 5:6, und das Ventil 19 soll bei 7 Atm. Druck in der Einlaßkammer 5 geschlossen bleiben und sich öffnen, sobald, der Druck auf 7,07'Atm. steigt. Der Kolben 24 soll denselben . Durchmesser wie der Kolben 23 haben.· Ferner soH'^:bei geschlossenem Ventil 19 in der Kammer; 17 ein Druck von 2,8 Atm. vorhanden sein. Unter diesen Umständen muß der herabgeminderte Dampfdruck über dem Kolben 24 zusammen mit dem Druck der Feder 28 gleich 7,7 Atm. sein. Das Ventil ist nun genau entlastet. Beim Steigen ■ des Druckes in der Einlaßkammer auf 7,07 Atm. ergibt sich dann ein Druck von 0,49 Atm., der das Ventil zu heben sucht." Natürlich steigt sofort nach Öffnen den Veritils der Druck in der Kammer 17; wenn aber go ;das Ventil nur so wenig geöffnet worden ist, daß der Druck in der Kammer 17 nur auf 3,15 Atm. gestiegen ist, dann ist immer noch ein Druck von 0,07 Atm. vorhanden, der das Ventil zu öffnen sucht.

Wenn daher die Belastungszunahme auf die Turbine nur, so gering ist, daß der Druck in der Einlaßkammer nicht über 7,07 Atm. steigt, dann sinkt unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils 19 der Druck in der Einlaßkammer unter 7 Atm., liegt also unter der Grenze, bei der das Ventil 19 sich öffnen soll, so daß letzteres sich infolgedessen schließt.. Nimmt andererseits die Belastung der Turbine weiter zu, dann steigt der Druck in der Kammer 17 im Augenblick des öffnens des Ventils 19 auf die oben erwähnte Größe von 3,1.5 Atm., und es ist ein Überdruck von 0,07 Atm. vorhanden, der das Ventil zu öffnen sucht. Angenommen, der Druck steigt in der Einlaßkammer 5 unter diesen Umständen bei ebenso weit geöffnetem Ventil 19 und einem Druck von 3,15 Atm. in der Kammer 17 auf 7,35 Atm., dann wächst der Druck, der das Ventil zu öffnen sucht, sofort auf 2,1 Atm. an oder, selbst wenn man eine geringe Druckzunahme in der Kammer 17 auf 3,3 Atm. infolge Ansteigens des Druckes in der Einlaßkammer ^auf 7.35 Atm. annehmen würde, würden trotzdem noch immer 2 Atm. verbleiben, die das Ventil zu heben suchen. Das Ventil 19 wird sich also weiter öffnen, bis Druckausgleich

eintritt, wobei die Druckzunahme in der Kammer 17 durch die vergrößerte Öffnung des Ventils beschleunigt wird.

Der Druck in dieser; Kammer 17 öffnet infolge des beschränkten Dampfverbrauchs durch^die Düsengruppe 8 das nächstfolgende Ventil und so weiter, bis alle Ventile geöffnet

sind. ■

Durch diese Anordnung wird die Zahl der in Tätigkeit befindlichen Düsen der Turbine in Übereinstimmung mit der Öffnungsgröße des Ventils 9 oder in Übereinstimmung mit der Turbinenbelastung geregelt, und es wird eine Düsengruppe nur dann in Tätigkeit gesetzt, nachdem die vorhergehende Gruppe ihren höchsten Wirkungsgrad entwickelt und den Arbeitskanälen der Turbine den Höchstbetrag an! Dampf zuführt.

Dadurch, daß man Kesseldruck in Verbindung mit · dem Federdruck zum Schließen der Steuerventile benutzt, wirken die letzteren ohne Rücksicht auf den jeweiligen vollen oder Kesseldruck. Außerdem leitet das letzte zu öffnende Ventil seiner entsprechenden Düsen gruppe Dampf in Übereinstimmung mit den Geschwindigkeitsänderungen der Turbine zu, und; es wird die stets von dem Ventil 9 abhängige Steuerung der Turbine durch das zuletzt geöffnete Steuerventil herbeigeführt. Bei Abnahme der Turbinenbelastung" und Steigerung der Turbinengeschwindigkeit schließen sich; die Ventile nacheinander, indem sich das zuletzt geöffnete Ventil zuerst schließt und so weiter, bis.sich auch bei Erreichung einer vorherbestimmten Turbinengeschwindigkeit das zur 'Düsengruppe 7 gehörige Ventil 19 schließt undi den Treibmitteldurchtritt durch die entsprechende Öffnung 18 beschränkt, so daß der Druck in der entsprechenden Kammer 17 sinkt. Bei einer vorherbestimmten Turbinengeschwindigkeit ist dann der Druck in dieser Kammer 17 so weit gesunken, daß der durch die Feder 28 und den herabgeminderten Treibmitteldruck in dem oberen Teile des entsprechenden Zylinders 22 ausgeübte Druck überwiegt und das Ventil 19 schließt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Regelung für Dampfturbinen, bei welcher ein Haupteinlaßventil die Gesamtzüleitung des Treibmittels steuert und eine Reihe von unabhängig und nacheinander wirkenden, von Hilfsmaschinen gestellten Hilfsventilen selbsttätig die den entsprechenden Düsengruppen zuzuführende Treibmittelmenge in Übereinstimmung mit den Druckänderungen des durch das Hauptventil zugeleiteten Treibmittels bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung jedes Hilfsventils (19) vom Drück des Treibmittels' auf der Zuleitungsseite der vorhergehenden Düsengruppe abhängt.

2. Ausführungsform der Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Hilfsventil (19) durch einen Kolben (24) o. dgl. bedient wird, der auf der einen Seite dem auf ein Öffnen des Ventils hinwirkenden Druck in der vorhergehenden Düsenkammer (5 oder 17) und auf der anderen Seite dem Drück einer Feder (28) und dem der Treibmittelquelle unterworfen ist, der stets kleiner als der Druck der Treibmittelzuleitung zur Turbine ist.

3. Ausführungsform der Regelung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (20) jedes .unabhängigen Ventils (19) mit einem zweiten Kolben (23) 0. dgl. versehen ist, der auf der einen Seite dem Druck in der gemeinschaftlichen Kammer (5) und auf der an- deren Seite dem Druck der entsprechenden " Düsenkammer (17) unterworfen ist, zum Zwecke, das Ventil (19) ganz oder teilweise im Gleichgewicht zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.