DE215965C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 215965-KLASSE 88«. GRUPPE

BRIEGLEB, HANSEN & CO. in GOTHA.

Hydraulischer Regler für Freistrahlturbinen mit mehreren Düsen und Regelung der Düsen nacheinander.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. April 1909 ab.

Die Neuerung bezweckt eine Verbesserung des Wirkungsgrades bei Teilbeaufschlagungen solcher selbsttätig regulierter Freistrahlturbinen, bei denen die gesamte auf die Turbinenwelle übertragene Leistung durch zwei oder mehr Wasserstrahlen erzielt wird. Bekanntlich nimmt der Wirkungsgrad derartiger Frei-. Strahlturbinen bei kleineren Eröffnungen der Düsen immer mehr ab; es ist daher zweckmäßig die Verstellung der Düsen derart vorzunehmen, daß stets nur eine Düse teilweise Eröffnung aufweist; wenn z. B. von einer Freistrahlturbine mit zwei Düsen nur die halbe Leistung verlangt wird, ist es zweckmäßig, nicht die beiden Düsen je halb geöffnet zu halten, sondern die eine Düse voll zu öffnen und die andere ganz zu schließen, wodurch der eine . AVasserstrahl mit höchstem Wirkungsgrad arbeitet, während die zweite Düse überhaupt kein Wasser verbraucht.

So einfach eine derartige sukzessive Düsenverstellung bei von Hand geregelten Turbinen ausführbar ist, so große Schwierigkeiten bereitet sie, wenn sie von einem selbsttätigen Turbinenregler bewirkt werden soll. Bisher mußte man entweder jeder Düse ihren eigenen Regler geben, wobei die einzelnen Regler der verschiedenen Turbinen auf etwas abweichende Umlaufzahlen eingestellt waren, so daß sie nacheinander zur Wirkung kamen, oder man mußte, wenn man nur einen Turbinenregler verwenden wollte, verwickelte mechanische Auslösevorrichtungen ersinnen, durch welche die einzelnen Düsenverschlüsse nacheinander mit dem Turbinenregler gekuppelt werden.

Die vorliegende Erfindung erreicht bei hydraulischen Reglern eine sukzessive Verstellung der einzelnen Düsen, wobei jede Düse ihren eigenen Arbeitszylinder erhält,. welche aber alle von demselben Steuerventil und demselben Fliehkraftpendel gesteuert werden, und zwar wird diese Wirkung durch die besondere Einrichtung des Steuerventils ermöglicht.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Fig. 1 gibt sehematisch den Zusammenhang der einzelnen Teile des Regulators wieder, während Fig. 2 einen Schnitt durch das verwendete Steuerventil zeigt. In Fig. 1 sind 1 und 2 die beiden Arbeitszylinder, deren Kolben bei 8 und 9 mit den Düsenverstellungsvorrichtungen verbunden sind und dadurch je eine Düse der Turbine verstellen. Die Arbeitszylinder sind durch Rohrleitungen mit¹ dem Steuerventil 3 verbunden. Das Steuerventil 3 wird von dem Fliehkraftpendel 4 unter Vermittlung des Hebels 5 verstellt; der andere Endpunkt des Hebels 5 ist zur Erzielung der Rückführung durch ein Wagscheit 6 derart mit den Arbeitskolben der beiden Arbeitszylinder verbunden, daß auf ihn nur die Summe der Eröffnungen der beiden. Düsen einwirkt, so daß seine Stellung nur von der Gesamtleistung der Turbine abhängt, nicht ■ aber davon, wie sich diese Gesamtleistung auf die beiden Düsen verteilt. Das Steuerventil (Fig. 2) besteht im wesentlichen aus dem

Steuerkolben ίο, welcher im Gehäuse ii längsverschiebiich ist. Die Zuführung der Druckflüssigkeit erfolgt bei 12, der Ablauf der verbrauchten Druckflüssigkeit bei 13. Bei 14 und 15 sind die zum ersten Arbeitszylinder, bei 16 und 17 die zum zweiten Arbeitszylinder führenden Rohrleitungen in der aus Fig. 1 ersichtlichen Art angeschlossen. Der erste Arbeitszylinder wird durch die steuernden Kanten 18 bis 21, der zweite durch 22 bis 25 gesteuert. Wesentlich für die Konstruktion des Steuerventils ist der Umstand, daß die den zweiten Arbeitszylinder steuernden Kanten (22 bis 25) sich nicht in der Mittelstellung, relativ zu den zugehörigen Kanten des feststehenden Gehäuses, befinden, solange dies bei den zum ersten. Arbeitszylinder gehörigen steuernden Kanten (18 bis 21) der Fall ist (wie in Fig. 2 gezeichnet) und umgekehrt.

Die Bedeutung dieses Umstandes ergibt sich sofort, wenn man die Wirkungsweise des Reglers betrachtet.

Bei der in Fig. 1 gezeichneten Stellung des Reglers befindet sich die Muffe des Fliehkräftpendeis in der höchsten Lage, und die beiden Arbeitszylinder halten die Düsenöffnungen geschlossen ; das Steuerventil befindet sich dabei in der in Fig. 2 gezeighneten Stellung; die zum Arbeitszylinder 1 führenden, bei 14 und 15 angeschlossenen Leitungen sind abgesperrt; von den zum Arbeitszylinder 2 führenden Leitungen ist die eine, bei 16 angeschlossene, mit dem Druckölzulauf, die andere, bei 17 angeschlossene, mit der Abläufleitung verbunden, derart, daß der Arbeit.skolben des zweiten Arbeitszylinders in seine Endstellung »Geschlossen« gepreßt wird. Wenn nun die Pendelmuffe sinkt und den Steuerkolben nach abwärts bewegt, wird zuerst die bei 15 anschließende, zum Zylinder 1 führende Leitung mit dem Druckraum, die bei 14 anschließende Leitung mit dem Ablauf in Verbindung gebracht, so daß der Arbeitskolben des ersten Arbeitszylinders seine Düse öffnet. . Diese zur Einlei- tung dieses Vorganges erforderliche Abwärtsbewegung genügt aber noch nicht, um für die zum zweiten Arbeitszylinder führenden Leitungen einen Druckwechsel hervorzurufen; . infolge der Versetzung der steuernden Kanten für den zweiten Arbeitszylinder bleibt vielmehr die bei 16 anschließende Leitung mit dem Druckraum, die bei 17 anschließende mit dem Ablauf verbunden. Somit wird die erste Düse geöffnet, während die zweite geschlossen bleibt; die Rückführung des Steuerventils erfolgt dabei dadurch, daß sich das Wagscheit 6 um seinen linken Endpunkt als festen Punkt dreht. Wenn die Muffe des Fliehkraftpendels ihre mittlere Lage erreicht hat, ist der erste Servomotor ganz geöffnet, der zweite noch ganz geschlossen. Wenn nun die Pendelmuffe ■— infolge einer weiteren Belastung der Turbine — noch etwas weiter sinkt, kann keine Bewegung des ersten Arbeitskolbens mehr erfolgen, da dieser bereits seine Endstellung erreicht hat; es herrscht also einen kurzen Augenblick . Ruhe im Reguliergetriebe; da hierbei natürlich keine Rückführung stattfindet, braucht die Reglermuffe nur einen kleinen Weg zurückzulegen, um den Steuerkolben so weit zu, verschieben, daß ■ die an 16 angeschlossene Leitung mit dem Ablauf, die an 17 angeschlossene Leitung mit dem Druckölzufluß in Verbindung gebracht wird, so daß nunmehr das Öffnen des zweiten Arbeitskolbens beginnt. Infolge dieser notwendigen kleinen \^erschiebung des Steuerkolbens nach abwärts wird aber die bei 14 angeschlossene, zum ersten Arbeitszylinder führende Leitung mit dem Ablauf, die bei 15 angeschlossene mit dem Druckraum in Verbindung gesetzt, so daß der erste Arbeitszylinder sicher in der Endstellung »Offen« verharrt, solange der zweite Arbeitszylinder zur Regelung gebraucht wird. Die Rückführung während dieser zweiten Phase des Reguliervorganges erfolgt, wie leicht aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, dadurch, daß sich das AVagscheit 6 um seinen rechten Endpunkt als festen Punkt dreht.

Beim Schließen spielt sich der umgekehrte Vorgang ab.

Bei plötzlichen sehr heftigen Belastungsänderungen kann der Fall eintreten, daß der Steuerkolben so stark verstellt wird, daß beide Arbeitszylinder sich gleichzeitig bewegen. Wenn z. B. von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anfangslage ausgehend der Steuerkolben plötzlich so stark gesenkt wird, daß die bei 17 anschließende Rohrleitung mit dem Druckraum verbunden wird, muß dieser Fall eintreten. Bei Betrachtung der Figuren findet man aber sofort, daß eine teilweise Eröffnung beider Düsen nur für einen Augenblick bestehen kann, da alsbald entweder die erste Düse ganz geöffnet oder die zweite wieder ganz geschlossen wird. Die Vorrichtung besitzt also die wichtige Eigenschaft, daß sie, selbst einmal durch irgendeine Störung außer Ordnung gebracht, sich stets wieder einrichtet, derart, daß dauernd immer nur eine Düse teil- no weise Eröffnung aufweisen kann.

Die Verallgemeinerung der beschriebenen Anordnung für den Fall, daß mehr als zwei Düsen nacheinander verstellt werden sollen, ist so einfach, daß sich eine weitere Erörterung erübrigt.

. Es ist unwesentlich, ob beim Vorhandensein von mehr als zwei Düsen jede Düse mit einem besonderen Arbeitszylinder versehen wird, oder ob mehrere Düsen zu je einer Gruppe vereinigt werden und die einzelnen Gruppen durch je einen Arbeitszylinder sukzessive ver-

stellt werden. Ebenso ist es unwesentlich, ob die Verstellung des Steuerventils direkt oder durch Vorsteuerung geschieht.

Bei der oben erläuterten Ausführung des Steuerventils tritt noch ein allerdings sehr geringfügiger Nachteil dadurch auf, daß die Pendelmuffe, wenn der erste Arbeitskolben

. seine Endstellung »Offen« erreicht hat, einen kleinen Weg zurücklegen muß, bevor der

ίο zweite Servomotor zu öffnen beginnt; während die Umlauf zahl sich an allen übrigen Stellen stetig mit der Belastung ändert, erleidet sie hier bei der Belastung V₂ einen kleinen Sprung, um den Betrag, welcher dem eben

!5 erwähnten kleinen Muffenwege entspricht. Dem läßt sich aber leicht dadurch abhelfen, daß man in dem Augenblick, in dem der erste Arbeitskolben seine Endstellung erreicht, selbsttätig die Länge einer das Steuerventil verstellenden Stange o. dgl. um einen entsprechenden Betrag vergrößert. Eine Ausführungsform dieses Gedankens ist zur Erläuterung schematisch in Fig. 3 dargestellt. 1 ist wie früher der erste Arbeitszylinder, 3 das Steuerventil. Der Steuerkolben wird vom Fliehkraftpendel durch den Hebel 5, den Lenker 26, den Hebel 27 und die Ventilstange 28 verstellt. Der linke Endpunkt des Hebels 27 ruht für gewöhnlich auf dem festen Anschlag 29 auf, gegen den er durch eine Feder 31 angepreßt wird. An der Kolbenstange des ersten Arbeitskolbens ist jedoch ein zweiter Anschlag 30 angebracht, welcher, kurz bevor der Arbeitskolben seine obere Endstellung (»Offen«) erreicht, in eine entsprechende Pfanne am Hebel 27 angreift und das linke Ende desselben noch etwas anhebt; Fig. 3 a zeigt die Lage der beiden Anschläge, wenn der Kolben des ersten Arbeitszylinders seine Endstellung »Offen« erreicht hat. Durch dieses geringe Anheben des linken Endpunktes des Hebels 28 wird der Steuerkolben, ohne daß die Pendelmuffe weiter zu sinken braucht, um so viel gesenkt, daß eine weitere Senkung der Pendelmuffe sofort die Öffnungsbewegung des zweiten Servomotors einleitet. Beim Schließen der Turbine spielt sich der umgekehrte Vorgang ab.

Für die Wirkungsweise der eben geschilderten Vorrichtung ist es durchaus unwesentlich, daß gerade die Verbindung zwischen dem Hebel 5 und dem Steuerkolben beeinflußt wird; es könnte ebenso gut irgendein anderes Glied in der kinematischen Verbindung zwischen Pendelmuffe, Steuerventil und den Arbeitskolben, z. B. die Länge der Lenker 32 oder 33 beeinflußt werden. Ebenso ist es unwesentlich, ob diese Beeinflussung durch den ersten Arbeitskolben in seiner Endstellung »Offen« oder durch den zweiten .Arbeitskolben in seiner Endstellung »Geschlossen« oder durch beide zusammen ausgelöst wird; alle diese Ausführungen erreichen dieselbe Wirkung.

Claims (3)

Patent-Ansprüche: 6s

1. Hydraulischer Regler für Freistrahlturbinen oder Gruppen von Freistrahlturbinen, bei welchen die ganze auf eine Welle übertragene Leistung durch mehrere Dusen erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse oder jede Gruppe von Düsen von einem besonderen Arbeitszylinder verstellt wird, welche alle von einem Fliehkraftpendel aus derart gesteuert werden, daß im Beharrungszustande stets nur eine Düse oder eine Düsengruppe teilweise ge-

. öffnet ist, zu dem Zwecke, den Wirkungsgrad bei Teilbeaufschlagungen zu erhöhen.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sukzessive Eröffnung und Schließung der Düsen oder Düsen- ' gruppen durch Verwendung eines Steuerventils erreicht wird, bei dem die Mittelstellungen des Steuerkolbens in bezug auf die verschiedenen Arbeitszylinder verschieden sind.

3. Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im An- ' spruch 2 angeführte Verschiedenheit in den zu den einzelnen Arbeitszylindern gehörigen Mittelstellungen des Steuerventils von den Arbeitskolben in der Nähe ihrer Endstellung durch eine Beeinflussung des kinematischen Zusammenhanges zwischen den Fliehkraftpendeln, den Steuerkolben und den Arbeitskolben selbsttätig ausgeglichen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.