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Steuerung für den Entlastungsschieber einer Turbinenentlastungsvorrichtung
mit schnellem Öffnen und langsamem Schluß. Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf die selbsttätige Regelung der Umlaufgeschwindigkeit von mit Entlastungsvorrichtungen
versehenen Turbinen.
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Wie bekannt, lassen diese Entlastungsvorrichtungen bei Verringerung
der Belastung den Teil der der möglichen Belastungsverminderung entsprechenden Flüssigkeitsmenge
unmittelbar in den Ausströmungskanal gehen, wobei die gesamte Flüssigkeitsmenge
der Speiserohrleitung sich nicht während dieser ersten schnellen Regelung ändert.
Die Entlastungsvorrichtung schließt sich sodann sehr langsam und selbsttätig derart,
daß der Teil der auf diese Weise nutzlos gemachten Flüssigkeitsmenge auf Null vermindert
wird. In der Rohrleitung wird hierbei infolge der Langsamkeit dieser zweitem Bewegung
ein Überdruck nicht hervorgerufen.
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Fig. t der Zeichnung stellt die bisher für die Umsteuerung der Entlastungsvorrichtung
mit selbsttätiger Schließung allgemein angewendete Einrichtung im Längsschnitt und
Fig. a eine Seitenansicht desselben dar.
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Ein Ausgleichsschieber A (oder Entlaster) ist nach Art der bekannten
Nadelventile gebaut; natürlich können auch Schieber irgendeiner anderen Bauart,
beispielsweise Rund-und Flachschieber, zur Anwendung kommen. Der Verschlußkörper
B ist derart ausgebildet, d'aß er auf seinem ganzen Hubwege eine starke Neigung
hat, sich unter der Wirkung des hydraulischen Druckes und erforderlichenfalls von
zusätzlichen Federn C zu schließen. Ein Katarakt D ist mit dem Verschluß- oder Absperrkörper
verbunden und so angebracht, daß die Schließbewegung des letzteren- gehemmt wird.
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Der Katarakt D besteht aus einem in seinem Zylinder bewegten Kolben
E. Durch ein Ventil F kann die Flüssigkeit aus dem oberen Raum in den unteren strömen,
dagegen schließt sich dieses Ventil, wenn die Flüssigkeit aus dem unteren Raum in
den oberen Raum zu strömen versucht. In diesen letzteren Fall kann die Flüssigkeit
nur durch den Kanal G, den ein regelbares Nadelventil beherrscht, zurückströmen.
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Der Geschwindigkeitsregler beeinflußt mittels einer festen; Verbindung
die Schiebersteuerung der Turbine, dagegen die Entlastungsvorrichtung mittels eines
Kataraktes, dessen Kolben mit dem Verschlußkörper der Entlastungsvorrichtung durch
Stangen I verbunden ist.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Bei Entlastung
der Turbine schließt der Geschwindigkeitsregler den Absperrschieber der Turbine
und öffnet gleichzeitig vermittels
der Kataraktes die Entlastungsvorrichtung.
Wenn der Regler seine neue Ausgleichsteilung erreicht hat, bleibt der Absperrschieber
stehen und die durch den Kauar al<t- gehemmte Entlastungsvorrichtung schließt
sich langsam von selbst. Dagegen bei Clierlastung der Turbine öffnet der Regler
den Absperrschieber - ohne die Entlastungsvorrichtung zu verstellen, deren Verschlußkörper
auf seinen Sitz gedrückt ist, indem der Katarakt keinen Widerstand während dieser
Bewegung bietet.
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Diese bekannte Einr ichtung hat drei Hauptnachteile: z. Die Schließgeschwindigkeit
der Entlastungsvorrichtung ist durch die Größe der auf den Verschlußkörper ausgeübten
Kräfte und durch den Querschnitt der Öffnung in dem Kolben des Kataraktes bestimmt,
was eine augenblickliche Regelung bei Ingangsetzung der Turbine zur Folge hat.
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z. Weitere Regelungen sind während des Betriebsganges der Turbine
aus verschiedenen zufälligen Ursachen, insbesondere infolge der Änderungen der Viskosität
der in dem Katarakt befindlichen Flüssigkeit bestimmt, die ihre Ursache in der Wärmewirkung
haben: 3. Sobald der Regler mittels des Kataraktes die Entlastungsvorrichtung öffnet,
muß er die verschiedenen auf den Verschlußkörper ausgeübten, ihn zu schließen versuchenden
Kräfte, den livdraulischen Druck, zusätzliche Federn und Reibungen überwinden. Diese
verschiedenartigen Kräfte haben eine Verzögerung der Öffnung der Entlastungsvorrichtung
zur Folge, wodurch sich mehr oder weniger bedeutende Überdrucke ergeben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, durch welche
die langsame Schließung des den Austritt der Flüssigkeit aus der Rohrleitung regelnden
Organes mit genau bestimmter und unveränderlicher Geschwindigkeit erreicht wird.
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Die Schließung dieses Organes wird nach der Erfindung durch einen
Motor mit einfach wirkendem Kolben erzielt, dessen eine Fläche ständig mit einer
Rohrleitung in Verbindung steht, die eine von einer Vorrichtung mit gleichbleibender
Leistung mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit gespeist wird. Dieser Motor
wird unmittelbar durch den unter Druck stehenden Ölkreislauf ohne Zwischenschaltung
irgendeines Steuerungsventils gespeist. Der Apparat enthält also keine Hemmvorrichtung,
um das die Flüssigkeitsmenge regelnde Organ in dem gewünschten Punkte anzuhalten.
Diese Heminung wird durch das ,Spiel von Anschlägen und Führungen erreicht.
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Bei der in Fig.3 im Längsschnitt und in scheinätisch dargestellten
I:inriclituiig können sich in dem Zylinder A zwei Kolben bewegen, von denen der
eine C ein gewöhnlicher Kolben ist, während der ander e B den Zylinder eines Kataraktes
bildet, dessen Kolben D seinerseits durch die Stange E mit dem -Kolben C starr verbunden
ist. Ein in dem Kolben D angebrachtes Ventil S ermöglicht, daß das 01 aus
dem Raum Gin den Raum F gelangen kann. Wenn anderseits das Öl umgekehrt von dem
Raum F zurück zu dem Raum G gelangen soll, muß es durch eine kleine, dem Durchgang
des Öles beträchtlichen Widerstand entgegensetzende Öffnung T hindurchtreten. Von
dem Zylinder H geht bei H
(dieser Punkt liegt immer zwischen dem Katarakt
B und dem Kolben C) eine Rohrleitung ab, die durch einen beliebig regelbaren Apparat
mit konstanter Leistung mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit gespeist wird.
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Der selbsttätige Geschwindigkeitsregler der Turbine wirkt mittels
der Stange T auf den Katarakt B ein und beeinflußt anderseits durch irgendeine feste
Verbindung die Schiebersteuerung der Turbine.
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Der Ausgleichsschieber ist auch mit dem Kolben C durch die Stange
K starr verbunden. Er ist derart angeordnet, daß er auf der ganzen Länge seines
Hubes genau ausgeglichen ist oder eine leichte Neigung sich zu öffnen besitzt.
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Anderseits ist der normale Druck der durch die Rohrleitung I einströmenden
Flüssigkeit derart bestimmt, daß der auf die Fläche c des Kolbens C ausgeübte Druck
höher ist als der zur Öffnung des Ausgleichsschiebers erforderliche Druck. Das Zusammenspiel
der Entlastungsvorrichtung und des 'Kolbens hat also gewöhnlich das Bestreben zur
Schließung.
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Schließlich ist die Leistung der die Rohrleitung I speisenden Vorrichtung
derart bestimmt, daß sie im Verhältnis zum gesamten Aufnahmevermögen des Zylinders
A gering ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei normalem Gange
wird durch den auf den Kolben C' ausgeübten Druck der Ausgleichsschieber in einer
solchen Stellung festgehalten, daß er keinen Teil der gelieferten Wassermenge unmittelbar
in den Ableitungskanal ableitet. Wenn eine Entlastung der Turbine stattfindet, schließt
der Regler die Schiebersteuerung um einen bestimmten Betrag. Er bewegt gleichzeitig
den Katarakt B in der Richtung des Pfeiles f, wobei sich das Ventil Sl schließt
und der Kolben D sofort mitbewegt wird, der seinerseits in demselben Sinne die Stange
E, den Kolben C und schließlich den Ausgleichsschieber mitnimmt, der sich auf diese
Weise in derselben Zeit öffnet, während die Turbine sich schließt.
Diese
Bewegung des Ausgleichsschiebers wird außerdem durch das Bestreben der Vorrichtung,
sich zu öffnen und durch den auf die Fläche c des Kolbens C bei dem geringsten Zurückbleiben
dieses Kolbens in bezug auf den Katarakt B ausgeübten Druck erleichtert, da die
Lieferung der Rohrleitung I sehr klein ist.
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Wenn der Regler seine .Gleichgewichtslage erreicht hat, hört die Öffnungsbewegung
des Ausgleichsschiebers auf und sogleich beginnt eine durch den auf die Fläche c
des Kolbens C ausgeübten Druck bewirkte langsame Schlußbewegung. Während dieser
Bewegung, dessen größte Geschwindigkeit durch die aus der Rohrleitung I gelieferte
Flüssigkeitsmenge bestimmt ist, wird das Öl von F nach G durch die kleine Öffnung
T gedrückt. Die Schlußbewegung hört auf, wenn der Ausgleichsschieber seine Anfangs-
oder Ruhestellung wieder eingenommen hat.
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Wenn dagegen eine Steigerung der Belastung erfolgt, öffnet der Regler
den Schieber der Turbine, und bewegt gleichzeitig den Zylinder B des Kataraktes
in dem Sinne des Pfeiles f' nach unten. Während dieser Bewegung wird die in dem
Raum zwischen dem Kolben C und dem Katarakt B befindliche Flüssigkeitsmenge durch
ein in der Rohrleitung I angeordnetes Sicherheitsventil S1 herausgedrückt; das Ventil
S öffnet sich und das Öl fließt frei von G nach F. Auf diese Weise bleibt der Ausgleichsschieber
während der Öffnungsbewegung der Turbine in seiner Ruhestellung stehen.
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Wenn keine Bewegung des Kolbens C und des Kataraktes B zueinander
erfolgt, strömt die ganze von der - Rohrleitung I gelieferte Flüssigkeitsmenge durch
das Sicherheitsventil S1 zurück.
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Die in Fig. 3 im Längsschnitt und in Fig. 4 schematisch gezeigte Einrichtung
veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf die in Fig. i und 2 dargestellte
Entlastungsvorrichtung, wodurch die folgenden Vorteile erreicht werden: i. Die größte
Schließgeschwindigkeit der Entlastungsvorrichtung wird einzig und allein durch die
von einer Pumpe mit konstanter Leistung geförderte Flüssigkeitsmenge in der Speiserohrleitung
I bestimmt. Diese Schließgeschwindigkeit ist also von vornherein bestimmt und erfordert
an Ort und Stelle keine Regelung.
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2. Diese größte Schließgeschwindigkeit ist von dem Regelungszustand
der Öffnung des Kataraktes T unabhängig, ebenfalls von der Viskosität der in einen
Kreislauf versetzten Flüssigkeit.
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3. Die Verzögerungsursachen bei der vorerwähnten Öffnung sind beseitigt,
wenn die Entlastungsvorrichtung sich von selbst zu öffnen versucht.
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Fig. 5 stellt eine andere Ausführungsform derselben Vorrichtung dar,
bei der der Katarakt und der Kolbenmotor nicht in einem gemeinsamen Zylinderkörper
angeordnet sind.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist dieselbe wie die der beschriebenen
Vorrichtung.
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Der Regler bewegt mittels der Stange I den Katarakt B und die Bewegung
des Ausgleichsschiebers erfolgt durch die Stange K. Wenn der Regler die Turbine
schließt, wird die Stange I in der Richtung des Pfeiles f
nach unten
bewegt, wobei der Kolben des Kataraktes B die Stange E, der Kolben C, die Stange
k und schließlich der Ausgleichsschieber mitbewegt werden. Während dieser Bewegung
wird das unter dem Kolben C befindliche Öl durch das in die Rohrleitung I eingeschaltete
Sicherheitsventil Sl zurückgedrückt. Der Ausgleichsschieber verschließt sich sodann
langsam wieder wie bei der Vorrichtung nach der Fig. i.
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Bei der Öffnung der Turbine wird die Stange I in der Pfeilrichtung
f' nach oben bewegt und durch das Spiel des Ventils S verschiebt sich der
Katarakt B in demselben Sinne, ohne den Ausgleichsschieber mitzunehmen, der in seiner
Ruhestellung bleibt.