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Apparat zur Regelung des Druckes im Aufnehmer einer Verbunddampfmaschine.
In zahlreichen Fällen wird ein Teil des Abdampfes des Hochdruckzylinders einer Dampfmaschine
als Heizmittel oder für irgendeinen anderen Zweck benötigt, während der Rest des
Dampfes in den N iederdruckzylinder geht und sich dort entspannt. Es ist dabei wichtig,
den Druck im Aufnehmer unveränderlich zu halten, indem man den Füllungsgrad im Niederdruckzylinder
in geeigneter Weise regelt.
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Die Wirkung einer Änderung des Füllungsgrades im Niederdruckzylinder
ist leicht einzusehen. Wir nehmen an, daß die Menge des aus dem Aufnehmer bei jedem
Umlauf abgelassenen Dampfes unveränderlich ist, und daß der Druck im Aufnehmer keinen
starken Schwankungen unterworfen werden soll. jede Verringerung der Füllung im NiederdruckzvIinder
wird bewirken, daß die den Aufnehmer verlassende Dampfmenge kleiner gemacht wird
als die in ihm eintretende Dampfmenge. Infolgedessen wird der Druck im Aufnehmer
steigen. Aber diese Zunahme des Druckes bewirkt, daß bei gleichbleibender Füllung
das Gewicht des in den Niederdruckzylinder eingelassenen Dampfes bei jedem Umlauf
vermehrt wird, so daß dieses Gewicht bald gleich sein wird dem Unterschied zwischen
dem in den Hochdruckzylinder eingelassenen Dampfgewicht und dem Gewicht des aus
dem Aufnehmer für Nebenzwecke entnommenen Dampfes. In diesem Augenblick wird ein
neuer Gleichgewichtszustand erreicht. Der Füllungsgrad des Niederdruckzylinders
kann von Hand geregelt werden, aber eine solche Regelung ist nur dann mit genügender
Genauigkeit möglich, wenn die Belastung und das abgelassene Dampfgewicht ungefähr
konstant sind. Man hat verschiedene Mechanistuen vorgeschlagen, um die in Frage
stehende Regelung selbsttätig durchzuführen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf diese Klasse von Apparaten.
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Im allgemeinen wirkt der Dampfdruck im Aufnehmer auf die Fläche eines
Kolbens, der einer Gegenkraft in der umgekehrten Richtung unterworfen ist. Diese
Kraft kann unveränderlich oder veränderlich sein, und in letzterem Falle muß sie
zunehmen, wenn der Dampfdruck den Kolben zurückdrängt. Die Bewegungen des Kolbens
werden benutzt, um auf die Steuerung des Niederdruckzvlinders zu wirken. Gewöhnlich
besteht die Kraft, die den Dampfdruck ausgleicht, aus einem Gewicht, aus einer Feder
oder aus einer Kombination von Gewichten und Federn.
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Wenn der Druck im Aufnehmer zwischen engen Grenzen geregelt werden
soll, muß die Kolbenfläche groß sein, wenn man eine genügende Empfindlichkeit erzielen
will. Wenn ferner der Druck, der unterhalten werden soll. verhältnismäßig hoch ist
(z. B. drei oder vier Atmosphären), muß die durch die große Kolbenfläche bedingte
Gegenkraft, von der gesprochen worden ist, sehr bedeutend sein. Man wird dahin geführt,
sehr schwere Gewichte zu verwenden, denen Trägheitswirkungen unangenehm sind, oder
eine sehr starke Feder zu nehmen, die, da sie verhältnismäßig nachgiebig in der
Weise sein muß, daß die Kraft nicht zu schnell sich ändert. wenn der Kolben seinen
Hub durchführt, eine große Anzahl von Windungen aufweisen muß. und die infolgedessen
viel Raum einnimmt. Wenn man ferner den auszuübenden konstanten Druck zwischen gewissen
Grenzen ändern will. so bedingt diese Regelung die Verschizbung
sehr
schwerer Gewichte oder eine sehr erhebliche Änderung der Länge der Feder, da diese
Feder, wie noch beschrieben wird, mit einer großen Anzahl von Windungen versehen
ist. Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Nachteile, die eben erwähnt sind, zu
vermeiden. Ihr Prinzip besteht darin, als Gegenkraft eine in einer Kammer untergebrachte
und in dieser unter Druck gehaltene Flüssigkeit zu benutzen, die mit Hilfe einer
von der Dampfmaschine angetriebenen Pumpe -in die Kammer dauernd zugeführt wird,
während ein entsprechend eingestelltes Siherheitsventil ihr Entweichen gestattet.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Der Kolben, auf welchen der Druck des Aufnehmers wirkt, ist mit a
bezeichnet. Er verschiebt sich in einem Zylinder b, und seine Bewegungen werden
durch einen geeigneten Mechanismus c, d, e auf die Welle f der Steuerung
übertragen. Der Raum g wird mit dem Aufn:hmer durch das Rohr h verbunden, und der
Raum i wird durch den Kanal j mit der Druckseite einer - Pumpe k verbunden. Diese
Pumpe kann einem beliebigen System angehören. In der Zeichnung ist eine Zahnradpumpe
dargestellt, die von einer Welle !, einem Riemen n und einer Scheibe in von der
Dampfmaschine angetrieben wird. Die von der Pumpe angesaugte Flüssigkeit ist in
einem Behälter enthalten, und. sie kehrt in diesen durch ein Sicherheitsventit p
zurück, das mit Hilfe einer Feder q belastet ist, deren Spannung mit Hilfe einer
Schraube r einstellbar ist. Es kann ein Sicherheitsventil von beliebiger bekannter
Bauweise benutzt werden, das durch eine -Feder oder ein Gewicht belastet ist.
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Bei der dargestellten Bauweise ist ein Kolben p, der in einem Zylinder
s beweglich ist, so angeordnet, daß er die öffnungt je nach seiner Einstellung mehr
oder weniger freigeben kann. Der Kanal j kann mit Hilfe der Schraube u. mehr oder
weniger verengt werden.
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Die Wirkungsweise des Apparates ist leicht verständlich. Wir nehmen
zuerst an, daß der Kolben a in einer gewissen Stellung festgehalten wird. Wenn die
von der Pumpe gelieferte Flüssigkeitsmenge konstant ist, kann man leicht den im
Raume i-j gewünschten konstanten Druck erhalten, indem man das Sicherheitsventil
entsprechend einstellt. Wenn die benutzte Pumpe eine Kolbenpumpe ist, ergeben sich
periodische Druckschwankungen, aber der erzielte mittlere Druck bleibt unveränderlich.
Wir nehmen jetzt an, daß der Dampf auf den Kolben a einen Gesamtdruck ausübt, der
dem aus dem mittleren Flüssigkeitsdruck sich ergebenden Gesamtdruck gleich ist.
Der Kolben wird wie früher in einer nahezu unveränderlichen Höhe stehenbleiben.
Er bleibt in Ruhestellung, wenn man eine Zahnradpumpe verwendet, und wird eine leichte
hin und her gehendeBeweggung machen, -#venn die Pumpe eine Kolbenpumpe ist. Aber
in diesem letzteren Falle kann die Amplitude der hin und her gehenden Bewegungen,
von tvelch2n die Rede ist, mit Hilfe der zur Abdrosselung dienenden Schraube ic
nach Belieben verringert werden. jede Zunahme des Dampfdruckes wird den Kolben nach
abwärts gehen lassen und umgekehrt. Wenn die Welle f in solcher Weise mit den Zulaßorganen
verbunden ist, daß der Füllungsgrad im Niederdruckzylinder abnimmt, wenn sie sich
im Sinne des Pfeiles dreht, wird jede Abwärtsbewegung des Kolbens a die Wirkung
haben, den Druck im Receiver h°_rabzusetzen. Es wird bald ein neuer Gleichgewichtszustand
erreicht sein, und der Kolben a wird aufhören, nach abwärts zu gehen.
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Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß die Kraft der Feder
q auf Grund der Fläche des kleinen Kolbens p und nicht nach der Fläche des großen
Kolbens a berechnet werden muß. Überdies erzeugt dieser Mechanismus einen unveränderlichen
Druck im Aufnehmer mit Hilfe einer Feder, die nur eine geringe Anzahl von Spiralwindungen
enthält, während es bei den bisher bekannten Mechanismen zwecks Erzielung eines
unveränderlichen oder nahezu unveränderlichen Druckes erforderlich war, ein großes
Gewicht oder eine starke Feder mit einer großen Anzahl von Spiralwindungen zu verwenden.