DE283009C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 283009 KLASSE 59*. GRUPPE- M 283009 CLASS 59 *. GROUP

Regler für durch Dampfmotoren angetriebene Kreiselpumpen.Regulator for centrifugal pumps driven by steam engines.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. September 1913 ab.Patented in the German Empire on September 14, 1913.

Die Erfindung betrifft einen Regler für durch Dampfmotoren angetriebene Kreiselpumpen, die den Dampfzufluß zum Antriebsmotor zwecks Innehaltung eines angenähert unveränderlichen Förderdruckes der Einwirkung des letzteren derart unterstellt, daß ein Anwachsen oder Abstellen des Förderdruckes zufolge Änderung der Fördermenge der Pumpe oder des Dampfzustandes vor dem Antriebsmotor den Dampf-ίο zufiuß zum letzteren herabsetzt oder vergrößert, während andererseits ein Abfallen des Förderdruckes unter den der größten Fördermenge zugehörigen kleinsten Betriebsdruck infolge Versagens der Pumpe (z. B. durch Verstopfen oder Platzen der Leitungen, Abreißen der Saugsäule o. dgl.) den Dampfzufluß zum Motor zur Verhinderung des Durchbrennens der Maschine abstellt.The invention relates to a controller for centrifugal pumps driven by steam engines, the the flow of steam to the drive motor for the purpose of maintaining an approximately invariable Delivery pressure of the action of the latter so subject that an increase or Shutdown of the delivery pressure due to a change in the delivery rate of the pump or the state of the steam in front of the drive motor reduces or increases the steam inflow to the latter, while on the other hand a drop in the delivery pressure below that of the greatest delivery rate associated lowest operating pressure due to failure of the pump (e.g. due to clogging Or bursting of the lines, tearing off the suction column o. The like.) The steam flow to the The engine stops to prevent the machine from burning out.

Es sind schon Regler zur Erfüllung dieses Zweckes bekannt geworden. Beispielsweise wurde schon das den Dampfzufluß zum Antriebsmotor beherrschende Abschlußorgan mit einem Kolben verbunden, dessen eine Seite dem Förderdruck der Pumpe ausgesetzt war, während eine Feder das Abschlußorgan in entgegengesetzter Richtung zu verstellen suchte. Das Abschlußorgan wurde nun so ausgebildet, daß sein Ausschlag zufolge wachsenden Förderdruckes den Dampfzufluß zum Antriebsmotor verminderte, während die gegensinnige, beim Abfallen des Förderdruckes eintretende Bewegung zunächst eine Vergrößerung, schließlich aber ein Abstellen der Dampfzufuhr nach sich zog. Demgegenüber drückt die Förderflüssigkeit beim Erfindungsgegenstand beiderseitig auf einen den Dampfzufluß zum Antriebsmotor beherrschenden Stufenkolben, wobei die kleinere Kolbenfläche f_x bei der Verkleinerung des Dampfzuflusses zum Antriebsmotor in Tätigkeit tritt, dabei durch Federkraft unterstützt wird und dem Förderdruck f₁ ausgesetzt ist, während an der anderen größeren Kolbenfläche f_it die der erstgenannten entgegen auf Vergrößerung des Dampfzuflusses zum Antriebsmotor hinarbeitet, mit Hilfe eines oder mehrerer Abblaseorgane eine konstante, dem kleinsten Förderdruck unterlegene Flüssigkeitsspannung fi₂ erhalten bleibt, die erst beim Versagen der Pumpe unterschritten wird, was das Abstellen der Maschine durch Federkraftwirkung zur Folge hat, und welche Spannung der Bedingung φ₂ : P₁ größer als f_r : f₂ genügt. Es wird also sowohl die Vergrößerung wie die Verkleinerung des Kraftzuflusses zum Motor je durch einen streng gleichsinnigen Ausschlag des Abschlußorganes bewerkstelligt. Ein weiterer Unterschied gegenüber den bestehenden Reglern liegt in dem Umstand, daß die am Stufenkolben sich das Gleichgewicht haltenden Kräfte stets gleich groß sind, was ebenfalls der Stabilität des Reguliervorganges zugute kommt.There are already known regulators for fulfilling this purpose. For example, the closing element controlling the flow of steam to the drive motor was already connected to a piston, one side of which was exposed to the delivery pressure of the pump, while a spring tried to move the closing element in the opposite direction. The closing element was designed in such a way that its rash, as a result of the increasing delivery pressure, reduced the flow of steam to the drive motor, while the movement in the opposite direction when the delivery pressure dropped initially caused an increase, but finally shut off the steam supply. In contrast, in the subject of the invention, the conveyed liquid presses on both sides of a stepped piston that controls the steam flow to the drive motor, whereby the smaller piston area f _x comes into action when the steam flow to the drive motor is reduced, is supported by spring force and is exposed to the feed pressure f ₁ , while on the other larger piston area f _it which, contrary to the former, works towards increasing the steam flow to the drive motor, with the help of one or more blow-off devices a constant liquid tension fi ₂ , which is subordinate to the smallest delivery pressure, is maintained, which is only undershot when the pump fails, which causes the machine to be switched off Spring force effect, and which voltage satisfies the condition φ ₂ : P ₁ greater than f _r : f _2. Both the enlargement and the reduction of the power flow to the motor are thus brought about by a strictly parallel deflection of the closing element. Another difference compared to the existing regulators lies in the fact that the equilibrium forces on the stepped piston are always the same, which also benefits the stability of the regulating process.

Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben. An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing.

Der Dampf strömt vom Kessel durch die nichtgezeichnete Hauptabschließung und durch das Rohr B nach dem Regulierschieber C und tritt durch die je nach der Belastung geöffneten Schlitze in der Büchse D nach der Leitung E, welche direkt zum Einlaßkasten des nichtgezeichneten Antriebsmotors führt. Der Regulierschieber C- ist durch den Keil F mit dem Re-The steam flows from the boiler through the main seal, not shown, and through the pipe B to the regulating slide C and passes through the slots in the bushing D , which are open depending on the load, to the line E, which leads directly to the inlet box of the drive motor, not shown. The regulating slide C- is connected by the wedge F to the re-

gulatorkolben G verbunden, welcher als Stufenkolben ausgebildet ist. Der von der ebenfalls nichtgezeichneten Kreiselpumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck p_x drückt von dem Anschluß H her gegen die Fläche f₁ des Kolbens G. Das im Raum T sich ansammelnde Sickerwasser wird bei U abgelassen. Durch das kleine Loch / und die Löcher L pflanzt sich der Druck nach dem Räume M fort und von hier durch die Leitung JV nach dem Tourenregulierventil P. Der Druck im Räume M muß genau der Spannung der Feder Q entsprechen. Wächst der Druck in M, so entweicht Wassei bei dem Ventil P, bis der Druck in M wieder den richtigen Wert erreicht hat. Sinkt durch irgendeinen Umstand der Druck in M, so bleibt das Ventil P geschlossen, bis durch die Öffnung L so viel Wasser nachgeströmt ist, daß der Druck im Räume M wieder seine ursprüngliche Größe erreicht hat.gulator piston G connected, which is designed as a stepped piston. The liquid pressure p _x generated by the centrifugal pump, which is also not shown, presses from the connection H against the surface f _{1 of} the piston G. The seepage water that collects in space T is drained off at U. The pressure propagates through the small hole / and the holes L to the space M and from here through the line JV to the tour regulating valve P. The pressure in the space M must correspond exactly to the tension of the spring Q. If the pressure in M increases, Wassei escapes from valve P until the pressure in M has reached the correct value again. If the pressure in M falls due to any circumstance, valve P remains closed until so much water has flowed through opening L that the pressure in space M has reached its original level again.

Im Beharrungszustande wird also immer Wasser von dem Räume / durch das kleine Loch I in den Raum M überfließen und dieses Quantum wird durch das Ventil P bei R abgelassen. Auf den Stufenkolben G wirken also von unten her der Wasserdruck P₁ im Räume / und die Feder S₅, von oben wirkt der Wasserdruck P₂ auf die Fläche f₂. Diese Kräfte halten mit dem Eigengewicht des Kolbens G und der Rückwirkung des Schiebers C den Regulatorkolben G im Gleichgewicht. Die Rückwirkung des Schiebers C ist im gezeichneten Beispiel nur gleich dem Dampfdruck auf die kleine Kolbenstange dieses Schiebers, da der Schieber selbst durchbohrt ist, der Dampfdruck auf diesen sich also ausgleicht. Die Flächen f_x und f₂ sind so bemessen, daß ihr Verhältnis f_x : f₂ kleiner als das Druckverhältnis p₂: P₁ ist. Die Feder S muß eine Kraft entwickeln, welche das Gewicht des Kolbens G, die Rückwirkung des Schiebers C und die Reibungswiderstände übertrifft. In the steady state, water will always overflow from the room / through the small hole I into the room M and this quantity is drained through the valve P at R. The water pressure P ₁ in the space / and the spring S ₅ therefore act on the stepped piston G from below, and the water pressure P ₂ acts on the area f ₂ from above . These forces keep the regulator piston G in equilibrium with the weight of the piston G and the reaction of the slide C. In the example shown, the reaction of the slide C is only equal to the steam pressure on the small piston rod of this slide, since the slide itself is pierced, so the steam pressure on it is equalized. The areas f _x and f ₂ are dimensioned so that their ratio f _x : f _{2 is} smaller than the pressure ratio p ₂ : P ₁ . The spring S must develop a force which exceeds the weight of the piston G, the reaction of the slide C and the frictional resistance.

Der Reguliervorgang spielt sich wie folgt ab:The regulation process takes place as follows:

Als Ausgangsstellung sei angenommen, daßAs a starting point it is assumed that

sich Stufenkolben und Regulierschieber in der mittleren gezeichneten Stellung befinden, entsprechend einer mittleren Belastung der Maschine. Wird nun das Förderquantum der Pumpe infolge größeren Wasserbedarfs gesteigert und damit auch die Belastung vergrößert, so sinkt der Druck der Pumpe und damit auch der Druck P₁ im Räume / infolge der Mehrbelastung. Der Regulatorkolben G ist infolge der Verkleinerung des Druckes p_x nicht mehr im Gleichgewicht, bewegt sich deshalb nach unten, mit ihm auch der Schieber C, welcher infolge dieser Veränderung seiner Lage die Schlitze in der Büchse D mehr abdeckt und damit den Dampfzutritt zum Motor vergrößert. Dabei ist zu beachten, daß während des ganzen Vorganges der Druck p₂ im Räume M konstant bleibt entsprechend der Spannung der Feder Q, welche' das Ventil P im gleichen Sinne wie ein gewöhnliches Sicherheitsventil schließt oder abblasen läßt.stepped piston and regulating slide are in the middle position shown, corresponding to an average load on the machine. If the delivery quantity of the pump is increased due to greater water requirements and thus the load is also increased, then the pressure of the pump and thus also the pressure P ₁ in the room / as a result of the additional load decreases. The regulator piston G is no longer in equilibrium as a result of the reduction in pressure p _x and therefore moves downward, along with the slide C, which, as a result of this change in position, more covers the slots in the sleeve D and thus increases the steam access to the engine . It should be noted that during the entire process the pressure p ₂ in the space M remains constant in accordance with the tension of the spring Q, which closes the valve P in the same way as an ordinary safety valve or allows it to be blown off.

Eine Verkleinerung der Wasserförderung entsprechend einer Verminderung der Belastung des Motors hat eine Erhöhung des Druckes der Zentrifugalpumpe, also eine Erhöhung des Druckes p_x im Räume / zur Folge. Durch diese Erhöhung ist der Regulatorkolben G nicht mehr im Gleichgewicht, er wird nach oben verschoben, womit der Schieber C den Dampfzutritt zum Antriebsmotor verkleinert. Die Stabilität der Regulierung wird durch die Feder 5 gesichert. Einer kleineren Belastung der Turbine, entspricht die höhere Lage des Regulatorkolbens G, dieser die kleinere Spannung der Feder S, und damit ist zur Innehaltung des Gleichgewichtszustandes ein höherer Druck im Räume / nötig. Für diesen höheren Druck ist aber auch eine höhere Tourenzahl notwendig, d. h. bei sinkender Belastung steigt die Tourenzahl der Maschine, und ganz analog wird bei steigender Belastung die Tourenzahl entsprechend sinken, wie dies für jeden normalen Regulator Grundbedingung ist.A reduction in the water delivery corresponding to a reduction in the load on the motor results in an increase in the pressure of the centrifugal pump, i.e. an increase in the pressure p _x in the room /. As a result of this increase, the regulator piston G is no longer in equilibrium; it is shifted upwards, whereby the slide C reduces the steam access to the drive motor. The stability of the regulation is ensured by the spring 5. The higher position of the regulator piston G corresponds to a lower load on the turbine, this corresponds to the lower tension of the spring S, and thus a higher pressure in the room / is necessary to maintain the state of equilibrium. For this higher pressure, however, a higher number of revolutions is necessary, ie with decreasing load, the number of revolutions of the machine increases, and analogously, with increasing load, the number of revolutions will decrease accordingly, as is a basic condition for every normal regulator.

Da nun der Druck p_x im Räume / nicht nur abhängig ist von der Tourenzahl, sondern auch (durch die Charakteristik der Pumpe) von dem Förderquantum der Pumpe, und der Regulatorkolben G direkt von dem Pumpendruck abhängig ist, so kann als Charakteristik dieses Regulators aufgestellt werden, daß er (unter Berücksichtigung der nötigen Stabilität) in erster Linie auf konstanten Wasserdruck reguliert und erst in zweiter Linie (nur als Funktion von dieser Regulierung) die Tourenzahl verändert. Since the pressure p _x in the room / is not only dependent on the number of revolutions, but also (due to the characteristics of the pump) on the delivery quantum of the pump, and the regulator piston G is directly dependent on the pump pressure, this regulator can be set up as a characteristic that it (taking into account the necessary stability) primarily regulates to constant water pressure and only changes the number of revolutions secondarily (only as a function of this regulation).

Wenn die Pumpe durch irgendeinen äußeren Einfluß, ζ. B. durch Verstopfen des Saugkorbes, kein Wasser mehr erhält, also trocken läuft, so gibt sie auch keinen Druck mehr. Damit verschwindet auch der Druck in den Räumen / und M. Durch die Spannung der Feder S geht der Regulatorkolben nach oben und damit schließt der Schieber C die Dampfzufuhr zur Turbine ab. Die Maschine ist also dadurch beim Versagen der Pumpe gegen Durchgehen gesichert. If the pump is triggered by any outside influence, ζ. B. by clogging the strainer, no more water receives, so runs dry, so there is no more pressure. This means that the pressure in the spaces / and M also disappears. The tension of the spring S causes the regulator piston to move upwards and thus the slide C closes the steam supply to the turbine. The machine is thus secured against running away if the pump fails.

Das Anlassen geschieht wie folgt. Da die Pumpe im Stillstand keinen Druck gibt, ist der Dampfzutritt zur Turbine durch den Schieber C noch verschlossen. Deshalb wird zuerst der Schieber C dadurch etwas abgehoben, daß der Hebel W gegen einen Anschlag X gedrückt wird. Sodann ist die nichtgezeichnete Hauptabschließung langsam nur so weit zu öffnen, bis der Regulatorkolben G durch den im Räume M entstehenden Druck nach unten gedrückt wird. In diesem Augenblick wird der Hebel W losgelassen und die Hauptabschließung langsam geöffnet. Der Hebel W wird durch die Feder Z Starting is done as follows. Since the pump does not provide any pressure when it is at a standstill, the steam access to the turbine is still closed by the slide C. Therefore, the slide C is first lifted slightly in that the lever W is pressed against a stop X. Then the main lock (not shown) is only to be opened slowly until the regulator piston G is pressed down by the pressure in space M. At this moment, the lever W is released and the main lock is slowly opened. The lever W is by the spring Z

in die äußere Endlage gezogen und gibt dadurch den Weg für den Regulatorkolben G frei. Sobald der Pumpendruck so hoch gestiegen ist, daß der Druck unter dem Kolben G, vermehrt um den Federdruck, größer ist als der Druck über dem Kolben G, geht derselbe nach oben und stellt den Schieber C in die dem Leerlauf entsprechende Lage.Pulled into the outer end position, thereby releasing the path for the regulator piston G. As soon as the pump pressure has risen so high that the pressure under the piston G, increased by the spring pressure, is greater than the pressure over the piston G, the same goes up and sets the slide C in the position corresponding to idling.

Die Abänderung des Druckes und damitThe change in pressure and with it

ίο auch die Veränderung der Tourenzahl während • des Bertiebs kann durch die Spannschraube F erfolgen, indem durch diese Spannschraube die Spannung der Feder Q während des Ganges verändert werden kann. Mit der Veränderung der Spannung der Feder Q wird naturgemäß durch das Ventil P auch der Druck im Räume M in gleichem Sinne geändert; dadurch wird' der Regulatorkolben G aus der Gleichgewichtslage gebracht, die durch Beeinflussung des Dampf-Zutritts die Tourenzahl und damit auch der Druck im Räume / sich dem neuen Wert des Druckes im Räume M angepaßt hat.ίο the number of revolutions can also be changed during operation using the tensioning screw F , in that this tensioning screw can be used to change the tension of the spring Q during the course. With the change in the tension of the spring Q , the valve P naturally also changes the pressure in the space M in the same way; as a result, the regulator piston G is brought out of its equilibrium position, which has adjusted the number of revolutions and thus also the pressure in the room / to the new value of the pressure in the room M by influencing the steam access.

Claims

Patent claim:

Regulator for centrifugal pumps driven by steam engines, which subordinate the steam flow to the drive motor in order to maintain an approximately unchangeable delivery pressure under the influence of the latter in such a way that the rise or fall of the delivery pressure as a result of a change in the delivery rate of the pump or the state of steam in front of the drive motor causes the steam to flow to the latter reduced or increased and is completely switched off when the delivery pressure falls below the lowest operating pressure associated with the greatest delivery rate, characterized in that the delivery fluid presses on both sides of a stepped piston dominating the steam flow to the engine and can adjust the latter, the smaller area (f-,) when the steam flow to the drive motor is reduced, it is supported by spring force and _{is exposed to the delivery pressure (^ 1} ), while on the other larger piston area (f £, which opposes the former to increase If the steam flow to the drive motor increases, with the help of one or more blow-off devices a constant liquid tension (f> ₂ ) , which is subordinate to the smallest delivery pressure, is maintained, which is only undershot when the pump fails, which causes the machine to be switched off by the spring force, insofar as than the ratio of the fluid tensions f ₂ : P _{1 is} greater than the ratio of the piston areas fi'-fi .

1 sheet of drawings.