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mit Kesseln, Dampfspeichern und Gegendruck- oder Anzapfdampfmaschinen
versehene Dampfanlage. Die Erfindung bezieht sich auf Dampfanlagen, in denen Kessel
und Dampfspeicher mit Gegendruck- oder Anzapfmaschinen zusammenarbeiten. Bei derartigen
Anlagen, bei denen der Dampfmaschine Gegendruck- oder Anzapfdampf zu Heizzwecken
o. dgl. entnommen wird, schwankt bisher der Gegendruck bz«-. der Anzapfdruck der
Dampfmaschin,-mit dem Speicherdruck oder aber er wurde gleich hoch oder höher als
der höchste Speicherdruck gehalten.
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Bei manchen Anlagen jedoch, z. B. vielfach bei Papierfabriken u. dgl.,
könnte man mehr Kraft aus der für Heizzwecke notwendigen Dampfmenge gewinnen, wenn
man den Dampf in der Dampfmaschine bis auf denjenigen
Druck herunterexpandieren
lassen könnte, der zur Speisung derjenigen Verbraucher erforderlich ist, in denen
der noch vorhandene Wärmeinhalt des Ab- oder Anzapfdampfes ausgenutzt «-erden soll.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, dieses zu ermöglichen. Dieser Zweck
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Gegendruckdampf oder Anzapfdampf
der Dampfmaschine dem hinter der .Maschine folgenden Niederciruckiiet-r_ hinter
einem in diesem Netz an--eordneten Druckniinderventil zugeführt wird, (las die vom
Speicher in das betreffende Netz strömende Danipfinenge auf konstanten Druck regelt.
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Diese Anordnung bietet den bisher bekannten Einrichtungen gegenüber
große Vorteile. Sie ermöglicht zunächst, daß man entweder den gesamten für die Niederdruckverbraucher
erforderlichen l'ampf oder einen Teil desselh,n in der Maschine auf den für diese
Ni:ederdruckverl:raucher notwendigen Druck herunterexpandieren lassen kann, wodurch
die Arhcitsleistung der -Maschine infolge des in ihr verarbeit(ten liiilieren Temperaturgefälles
wesentlich erhöht ---ird. Außerdem sind die durch die Maschine hindurchgehenden
Dampfmengen kedeutend geringeren Schwankungen unterworfen, als dies bei den bisher
bekannten Anlagen der Fall ist, wo die ganzen von den Hochdruckverbrauchern der
Anlage nicht benötigten Dampfmengen durch die Maschin° hindurchgehen. Dieses bedeutet
eine wesentliche Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades der Maschine.
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Ein weiterer sehr erheblicher Vorteil liegt darin, daß der Ab- oder
Anzapfdampfdruck konstant oder nahezu konstant und insbesondere unabhängig ist gegenüber
dem schwankenden Speicherdruck. Es können infolgedessen wesentlich höhere Druckschwankungen
im Speicher zugelassen werden als bei den bisher gebräuchlichen Schaltungen, und
der Speicher kann infolgedessen wesentlich klei-Iier und billiger hergestellt werden.
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Es gibt nun eine große Anzahl Möglichkeiten, die Dampfzufuhr zu der
Dampfmaschine im Sinne der Erfindung zu regeln, je nachdem ob ein sehr kleiner Kraftbedarf
vorhan-(len ist, oder ob die in der Maschine erzeugte Irraft stets restlos ausgenutzt
werden kann, oder aber die Forderung gestellt ist, daß die Leistung der Maschine
wechselnder Belastung angepaßt werden kann, weiterhin auch mit Rücksicht auf möglichst
geringe bauliche Veränderung bereits vorhandener Maschinen. Diese Forderungen laufen
jedoch alle darauf hinaus, die durch die Dampfmaschine hindurchströmende Dampfmenge
einerseits so groß -sie möglich zu halten, andererseits jedoch nicht mehr Dampf
durch die Maschine hindurchzulassen, als die Niederdruckverbraucher aufnehmen können.
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Bei Verwendung von Turbinen mit Partial-oder Drosselregulierung, bei
denen die vorhandenen Regelungsorgane vor der Turbine angeordnet sind, können diese
Organe ohne weiteres im Sinne der Erfindung benutzt werden, indem man beispielsweise
die Impulse auf eines der vorhandenen Regelorgane einwirken läßt oder dem vorhandenen
Organ ein zweites Regulierorgan vorschaltet. In vielen Fällen ist dies jedoch nicht
mög'ich, und es kann dann die Wirkung gemäß der Erfindung dadurch herbeigeführt
werden, daß man das Überströmv entil hinter der Turbine anordnet, wobei die gesamte
Regelung vor der Turbine beibehalten werden kann.
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Eine besondere Vereinfachung kann dadurch erzielt werden, daß das
in den meisten Fällen erforderliche Reduzierventil vor der Turbine fortgelassen
wird. Dies kann geschehen, wenn man gleichzeitig das in der Parallelleitung zur
Maschine liegende Überströmv entil durch den Druck in der Gegendruckleitung der
Maschine derart beeinflußt, daß es öffnet, wenn dieser Druck steigt, und schließt,
wenn dieser Druck fällt.
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Finden mehrstufige Maschinen Verwendung und ist die Forderung gestellt,
daß deren Leistung dem jeweiligen Kraftbedarf angepaßt werden soll, so kann auch
bei diesen der Erfindungsgedanke verwirklicht werden, wenn man die Regelorgane denjenigen
Maschinenteil beeinflussen läßt, der der Parallelleitung (L) zur Maschine parallel
geschaltet ist, und den nachfolgenden Maschinenteil in an sich bekannter Weise mit
einem Geschwindigkeitsregler versieht. Diese Einrichtung bietet außerdem den sehr
erheblichen Vorteil, daß die Kraftleistung der Maschine durch Speicherdampf erhöht
werden kann, was besonders wertvoll ist, wenn der Hochdruckteil der Maschine nicht
imstande ist, den Niederdruckteil genügend mit Dampf zu versorgen. Dies kann beispielsweise
eintreten, wenn der Dampfbedarf im Hochdrucknetz so stark ist, daß das vor dem Hochdruckteil
der Turbine :sitzende Überströmventil infolge des fallenden Dampfdrucks in der Hochdruckleitung
sehr stark drosselt oder gar gänzlich abschließt.
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Vielfach kommt es darauf an, vorhandene Anzapfturbinen mit möglichst
geringer- baulicher Veränderung für die Erfindung geeignet umzugestalten. Bei solchen
Maschinen, deren Teile finit Geschwindigkeitsregler und einem Überströmventil zwischen
zwei Maschinenteilen versehen sind, kann die Erfindung in der Weise verwirklicht
werden, daß in der Anzapfleitung hinter der Abzweigung des Impulses für das bereits
vorhandene Cberströmventil ein zweites von dem Druck
vor dein ersten
':Maschinenteil gesteuertes Oberströmventil angeordnet wird. Es bedeutet dies für
Anzapfturbinen eine außerordentlich :einfache Lösung.
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In gewissen Fällen kann es vorkommen, (laß der Kraftbedarf innerhalb
der Anlage so starken Schwankungen unterworfen ist, daß dadurch die Bedingungen
für die Regelung gemäß der Erfindung nicht mehr vorhanden sind. In diesen Fällen
wird, um zu verhüten, daß die Geschwindigkeit der Maschine gewisse zulässige Grenzen
über- bzw. unterschreitet, zur Aufrechterhaltung und Sicherung des Betriebes die
Regelung der Dampfzufulir durch die Maschine von dem Gesch«-indigkeitsregler der
Maschine übernomn:-en, der im normalen Betrieb nicht eingreift, dessen Impuls jedoch
der Sicherheit der Anlage wegen den anderen Impulsen übergeordnet sein muß. Innerhalb
der als zulässig erachteten Geschwindigkeiten erfolgt die Regelung ausschließlich
durch Druckregelung ini Sinne der Erfindung unter Berücksichtigung größtmöglichster
Wirtschaftlichkeit, wobei zur Erzielung der angestrebten Wirkung stets der Schließimpuls
der Regelorgane maßgebend ist.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist der Erfindungsgedanke in einigen
Ausführungsformen veranschaulicht.
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Das in Abb. i wiedergegebene Diagramm dient zur Erläuterung der Arbeitsweise
einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anlage. Abl). 2 -zeigt, wie der Dampfspeicher
und die Dampfmaschine an das Niederdrucknetz angeschlossen sind; Abb. 3, d. und
5 stellen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dar unter Anwindung einer
Gegendruckturbine; Abb. ( und 7 zeigen zwei Ausführungsformen der Erfindung unter
Verwendung einer Anzapfturbine mit nur einer Anzapfung, Abb.8 dagegen zeigt eine
Ausführungsform der Erfindung aus derjenigen Gruppe von Anlagen, wo Turbinen mit
zwei Anzapfungen zur Anwendung kommen. In Abb. 9 ist eine Ausführungsform einer
Regulieranordnung zu sehen. Die Abb. 2 bis 9 sind größerer Deutlichkeit halber schematisch
gezeichnet.
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Die Ausführungsform nach Abb. 2 kommt mir dort in Frage, wo der Kraftbedarf
sehr klein ist, die Ausführungsformen nach Abb. 3, ,I und 5 dort, wo eine Gegend--.ickturbine
vorhanden ist, die auf ein elektrisches Kraftnetz arbeitet. in dem die ganze aus
der für die Niederdruckverbraucher notwendigen Dampfmenge gewonnene Kraft verwendet
werden kann. Die Umlaufzahl der Turbine hängt hierbei von der Periodenzahl im Kraftnetz
ab. Die Turbine braucht nur mit einem Geschwindigkeitsregler versehen zu werden,
der dann in Tätigkeit tritt, falls die Turbine aus irgendeiner Ursache zu schnell
laufen sollte. Die Ausführungsformen nach Abb. 6 und 7 kommen bei Anlagen in Frage,
wo Turbinen mit einer Anzapfung vorhanden sind. Bei derartigen Anlagen ist die Anordnung
so getroffen, daß auch schwankender Kraftbedarf befriedigt werden kann. Die Ausführungsform
nach Abb. 8 wird bei Turbinen mit zwei oder mehr Anzapfungen verwendet. Auch hierbei
ist die Anordnung so, daß Schwankungen im Kraftbedarf, der beschränkt sein kann,
befriedigt werden. In Abb. 9 ist schematisch eine Ausführungsform einer Regulieranordnung
gezeigt.
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Wie eine Anlage nach vorliegender Erfindung arbeitet, ist schematisch
in Abb. r dargestellt. In diesem Diagramm ist als Abszisse die Zeit und als Ordinaten
die Dampfm#etigen aufgetragen.
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Die Linie a bezeichnet die von den Kesseln at-gegebene Dampfmenge,
die mit Hilfe des Dampfspeichers konstant oder nahezu konstant gehalten werden kann
und die dein mittleren Dampfverbrauch der Anlage entspricht. Zur Klarstellung der
Arbeitsweise wird angenommen, daß außer der Dampfmaschine auch andere Dampfverbraucher
an die Dampfkessel angeschlossen sind, z. B. Kocher o. dgl.
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Der Linienzug b bezeichnet den Dampfverbrauch dieser Apparate, wobei
im Diagramm die Dampfmenge von unten nach oben aufgetragen ist.
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Der Linienzug c bezeichnet die für die Niederdruckverbraucher erforderliche
Dampfmenge, jedoch von der Linie a nach unten abgetragen.
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Greift man im Diagramm den Zeitpunkt d heraus, so leuchtet ein, daß
die Kessel die durch die Linie e bezeichnete Dampfmenge liefern. Von dieser Dampfmenge
wird von den an die Kesselleitung unmittelbar angeschlossenen Verbrauchern die durch
die Orsinate fbezeichnete Dampfmenge verbraucht, während für die Niederdruckverbraucher
die durch die Strecke g bezeichnete Dampfmenge verbraucht wird. Letztere Dampfmenge
geht durch die Dampfmaschine hindurch nach diesen Verbrauchern. Der Überschuß der
von den Kesseln gelieferten Dampfmenge, dargestellt durch die Strecke Ja, wird dem
Speicher zugeführt, der Speicher wird also geladen.
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Greift man einen anderen Zeitpunkt des Diagramms heraus, z. B.i, so
wird jetzt von den Hochdruckverbrauchern die Dampfmenge h, von den Niederdrucke
erbrauchern die Dampfmenge l verbraucht. Da aber die Kessel in diesem Zeitpunkt
nur die Dampfmenge k -[- in liefern, so kann nur die durch die Strecke in
bezeichnete Dampfmenge die Dampfmaschine passieren. Die fehlende
Dampfmenge
ta, d. h. die Dampfmenge l - en,
muß dem Speicher entnommen werden. Hieraus
geht hervor, daß die durch die Dampfmaschine den N iederdruckverbrauchern zugeführte
Dampfmenge in jedem Zeitpunkt durch den Abstand der Linie a von dein Linienzug o
dargestellt wird. Der Speicher wird somit mit den den Flächen p und <I entsprechenden
Dampfmengen geladen oder entladen.
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Aus dem Diagramrn geit hervor, daß die durch die Dampfmaschine hindurchgehende
Dampfmenge in einer derartigen Anlage bedeutend geringeren Schwankungen ausgesetzt
wird als bei den früher bekannten Anordnungen, wo die ganze von den Hochdruckverbrauchern
nicht verbrauchte Dampfmenge die :Maschine passieren muß. Infolgedessen wird ein
bedeutend höherer thermodvnamnischer Wirkungsgrad in der Maschine .erreicht.
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Aus dem Diagramm geht außerdem hervor, daß zum Regeln der Maschine
außer einem Geschwindigkeitsregler zwei druckgeregelte Organe vorhanden sein müssen,
und zwar eins zum Regeln der die Dampfmaschine passierenden Dampfmenge, wenn diese
Dampfmenge mit derjenigen übereinstimmt, die von den Niederdruckverbrauchern verbraucht
wird, d. h. wenn die Kurven c und o zusamm@enfallen - in der Abbildung bezeichnet
mit r -, und ein zweites Organ zum Regeln der die Dampfmaschine passierenden Dampfmenge,
wenn diese geringer ist als die von den Niederdruckverbrauchern verbrauchte, d.
h. also, wenn die Kurven b und o zusammenfallen -in der Abbildung bezeichnet mit
s. Von diesen beiden Organen wird somit das eine Organ von dem Druck in der Gegendruck-
oder Anzapfleitung der Maschine und das andere vom Dampfdruck vor der Maschine betätigt.
Diese Organe bzw. Drucke können so angeordnet werden, daß sie auf ein einziges Regelorgan
einwirken, das die die Maschine passierende Dampfmenge regelt.
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Abb. 2 zeigt die Anordnung einer nach der Erfindung ausgeführten Anlage
in der allereinfachsten Form.
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Die Dampfkessel A liefern Dampf durch Leitung B der Dampfmaschine
C - in diesem Fall eine Gegendruckturbine. Die Turbine treibt einen Stromerzeuger
D, dem Kraft entnommen wird. Von der Dampfturbine wird der Gegendruckdampf dem Niederdrucknetz
G zugeführt, an das dieNiederdruckverbraucher, z. B. Papiermaschinen H o. dgl.,
angeschlossen sind.
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Der Gegendruckdampf wird der Erfindung gemäß in die N iederdruckleitung
G hinter dem Reduzierventil I eingeleitet, welches Ventil die Aufgabe hat, die vom
SpeichernetzK den Niederdruckverbrauchern zugeführte Dampfmenge zu regeln. Infolgedessen
wird es möglich, den Gegendruck der Turbine stets unabhängig vom Druck im Speicher
F und gleich dem Druck zu halten, den die Niederdruckverbraucher benötigen, obgleich
dieser letztere Druck niedriger ist als der Speicherdruck.
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Das in der Leitung L eingeschaltete Ventil 11,7 ist ein f_Tberströmventil,
d. h. es ist so ausgebildet, daß es öffnet und Dampf in Richtung nach dem Speicher
F durchläßt, falls der Druck in der Leitung B einen gewissen Wert übersteigen sollte,
dagegen schließt, falls der Druck in dieser Leitung unter diesen Wert fällt. Das
in die Leitung N eingebaute Ventil 0 ist ein Reduzierventil, d. h. es ist so ausgebildet,
daß es öffnet, falls der das Ventil beeinflussende Druck - in diesem Falle der Druck
hinter dem Ventil - unter einen gewissen Wert fallen sollte. In vorliegendem Falle
läßt dieses Ventil Dampf in Richtung nach dem Speicher hindurch, und zwar dann,
wenn letzterer zufällig ganz entladen sein sollte. Durch die gestrichelten Linien,
die die Ventile :mit einer der Dampfleitungen verbinden, ist angedeutet, daß das
Ventil vom Druck in der betreffenden Leitung beeinflußt wird.
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Die Dampfanlagen sind jedoch in der Regel nicht so beschaffen, daß
sie sich in dieser einfachen Form ausführen ließen. Damit sie voll zufriedenstellend
arbeiten, muß nämlich, wie früher gezeigt, die Dampfmenge, die der Dampfmaschine
zuströmt, durch zwei Drucke und außerdem erforderlichenfalls durch die Geschwindigkeit
der Maschine geregelt werden. Diese Drucke können beispielsweise auf zwei Ventilorgane
oder auch auf ein einziges Organ, das die Dampfzufuhr zur Maschine regelt, einwirken,
auf welches Organ man dann zweckmäßig auch die Geschwindigkeit der Maschine einwirken
lassen kann, falls dies erforderlich ist. Die Drucke, die die durch die Maschine
strömende Dampfmenge regeln sollen, bestehen für gewöhnlich aus dem Druck vor und
dem Druck hinter der Maschine. Bei der Anordnung dieser Regelung sind verschiedene
Fälle zu unterscheiden. -Von diesen Fällen werden drei in den Abb. 3, 4 und 5 an
Anlagen veranschaulicht, die im übrigen dem Wesen nach vollständig mit der Anordnung
Abb. 2 übereinstimmen.
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Abb. 3 zeigt eine Anlage, in der die Turbine auf ein Netz E arbeitet,
wo die ganze erzeugte Kraft ausgenutzt werden kann. In dieser Anlage sind die ob.engenannten
zwei Regelorgane - die hier aus zwei Ventilen bestehen - sowie der Zentrifugalregler
der Turbine vor der Turbine angeordnet. Außerdem ist in der Abbildung angedeutet,
daß an die von den Kesseln kommende Leitung B
auch andere Verbraucher,
z. B. Kocher o. dgl., die in der Abbildung mit P bezeichnet sind, angeschlossen
sein können.
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Die zwei Ventilorgane tragen die Bezeichnung O und R, derZentrifugalregler
ist mit S bezeichnet. Das Ventil 0 ist ein überströmventil, d. h. :ein Ventil, das
von einem Druck so beeinflußt wird, daß es öffnet, wenn dieser Druck über einen
gewissen Wert steigt. In diesem Fall wird es vom Druck in der Leitung B beeinflußt.
Das Ventil R ist ein Reduzierventil, d.h. ein Ventil, das so von einen Druck beeinflußt
wird, daß es, wenn der Druck unter einen gewissen Wert fällt, mehr oder weniger
öffnet. Es wird in diesem Falle beeinflußt vom Druck hinter der Turbine. Die Anlage
arbeitet wie folgt: Es wird angenommen, daß die durch die Turbine strömende Dampfmenge
gleich derjenigen ist, die zur Zeit im Niederdrucknetz G verbraucht wird, d. h.
die Anlage arbeitet nach Punkt d im Diagramm der Abb. i. Das Ventil R ist dabei
das Organ, das die der Turbine zuzuführende Dampfmenge regelt. Sollte nun beispielsweise
der Druck im Niederdrucknetz sinken, z. B. dadurch, daß irgendein Niederdruckverbraucher
unter Druck gesetzt wird, so öffnet das gentil R etwas und läßt mehr Dampf durch
die Turbine. Sollte diese Dampfmenge jedoch so groß sein, daß der Druck in der Leitung
B unter einen gewissen Wert sinkt, so schließt (las Ventil 0 etwas. Das hat zur
Folge, daß der Druck im Niederdrucknetz G noch mehr sinkt, wobei das Ventil l öffnet
und der Mehrverbrauch im Niederdrucknetz durch Dampf vom Speicher gedeckt wird.
Hieraus geht hervor, daß, wenn der Speicher entladen wird, d. h. wenn in der Anlage
mehr Dampf verbraucht wird, als die Kessel abgeben, das Ventil O_ dasjenige Organ
ist, das die Dampfzufuhr zur Turbine regelt.
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Angenommen dagegen, der Druck im N iederdrucknetz steigt, beispielsweise
dadurch, daß irgendeiner der an dieses Netz angeschlossenen Dampfverbraucher abgestellt
wird, so schließt das Ventil R etwas, was zur Folge hat, (laß der Druck in der Leitung
B steigt. Das Ventil O öffnet dann allerdings, doch ist dies bedeutungslos, weil
bei steigendem Druck im Niederdrucknetz G die die Turbine passierende Dampfmenge
durch das N%entil R bereits begrenzt wird. Der Druck in der Leitung B steigt also,
bis das Ventil M, das so eingestellt ist, daß es bei etwas höherem Druck als das
Ventil O_ öffnet, Dampf in den Speicher hineinläßt.
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Betrachtet man jetzt wiederum die Anlage, wenn Schwankungen in der
Leitung B entstehen, so erhält man folgende Arbeitsweise: Entsteht eine Drucksteigerung
in der Leitung B, beispielsweise dadurch, daß irgendein an diese Leitung angeschlossener
Dampfverbraucher abgestellt wird, so öffnet Ventil O etwas und läßt mehr Dampf zur
Turbine. Ist diese Dampfmenge größer als diejenige, die zur Zeit im Niederdrucknetz
verbraucht wird, so steigt der Druck in diesem Netz :etwas, weshalb nun das Ventil
R etwas schließt. Der Druck in der Leitung B steigt daher weiter, und das Ventil
i'll öffnet und läßt den Dampffberschuß zum Speicher strömen.
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Sollte der Druck aus irgendeiner Ursache in der Leitung B fallen,
beispielsweise dadurch, (laß irgendein an diese Leitung angeschlossener Dampfverbraucher
angehängt wird, so schließt des Ventil IN zuerst - falls dieses bei dieser Gelegenheit
offen sein sollte -, und danach - falls der Druck noch weiter fallen sollte - das
Ventil O mehr oder weniger, und die durch die Turbine strömende -Dampfrnenge wird
vermindert. Infolgedessen sinkt der Druck in G, was zur Folge hat, daß (las Ventil
R öffnet. Da je-(loch die Dampfmenge in diesem Fall durch Ventil O begrenzt wird,
so kann nicht mehr Dampf durch die Turbine strömen, weshalb der Druck im Niederdrucknetz
weiter sinkt, was zur Folge hat, daß das Ventil I öffnet und der Bedarf an Dampf
im Niederdrucknetz zum Teil mit Dampf vom Speicher gedeckt wird. Sollte der Speicher
zufälligerweise schon entladen sein, so öffnet das Reduzierventil0 und läßt Dampf
aufs der Kesselleitung nach den N iederdruckv erbrauchern.
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Sollte sich die Drehzahl der Turbine aus irgendeiner Ursache erhöhen,
beispielsweise dadurch, daß es keine -'er,#vendung für die erzeugte Kraft gibt,
so tritt der Zentrifugalregler S in Tätigkeit und regelt die Dampfzufuhr zur Turbine.
In der Abbildung ist dieser Regler mit herabhängenden Armen gezeichnet, um anzudeuten,
daß er nur dann arbeitet, wenn die Drehzahl der Turbine - wie oben erwähnt - über
einen gewissen Wert steigen sollte.
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Abb. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, in der das Überströmventil
O in die Gegendruckleitung der Turbine :eingebaut ist, jedoch vom Druck in der Leitung
B beeinflußt wird. Das Ventil R ist in die Leitung vor der Turbine auf gleiche Weise
eingebaut wie vorhin, wird vom Gegendruck der Turbine beeinflußt und strebt danach,
diesen Druck konstant zu halten. Auch die übrigen Bezeichnungen stimmen mit denen
der Abb. 3 überein.
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Die Arbeitsweise dieser Anlage ist wie folgt: Sollte der Druck im
N iederdruclnetz G
steigen, so schließt (las Ventil R etwa,,- weshalb
der Druck in der Leitung B steigt, was zur Folge hat, daß das Ventil O öffnet. Dies
ist jedoch ohne Bedeutung, da die durch die Turbine gehende Dampfmenge hierbei durch
(las Ventil R begrenzt wird. Der Druck in B steigt daher weiter so lange, bis das
Ventil hl öffnet und den Überschuß an Dampf zum Speicher hindurchläßt.
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Sollte der Druck im Nieder(Irucknetz G aus irgendeiner Ursachse sinken,
so öffnet das Ventil R und läßt mehr Dampf durch die Turbine hindurch in dieses
Netz. Sinkt hierbei der Druck in der Leitung B, so schließt das Ventil O und begrenzt
die Dampfmenge, die dem Niederdrucknetz G zugeführt wird. Hierbei steigt der Druck
hinter der Turbine vor dem Überströmventil O_, was zur Folge hat, (laß auch (las
Ventil R schließt, so daß dann nicht der Kesseldruck in der Turbine herrsche:i kann.
Entsteht nun ein Mang211 an Dampf in der Leitung G, so öffnet (las Ventil J, und
der Speicher deckt den Dampfmangel.
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Wenn der Druck in der Leitung B aus irgendeiner Ursache steigen sollte,
so öffnet das Ventil D etwas und läßt mehr Dampf in die Leitung G. Ist diese Dampfmenge
größer als die, die zur Zeit der in dieser Leitung verbrauchten entspricht, ,o ,teigt
der Gegendruck der Turbine, und (las Ventil R schließt etwas und hält die entsprechende
Dampfmenge ztirii:@k. Der Druck in der Leitung B steigt infolgedessen «-eiter, bis
Ventil a-I öffnet und der tFberscliuß an Dampf denn Speicher zugeführt wird.
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Sollte der Druck in der Ixitung B dagegen sinken, so schließt (las
Ventil O etwas, und der Mehrv erhratich in G muß durch Dampf vom Speicher gedeckt
werden. Auch der Gegendruck der Tnrbin c vor dein Ventil O wird etwas steigen, weshalb
durch (las Ventil R die entsprechende Dampfmenge zur Turbine abgesperrt wird, Der
Zentrifugalregler S hat die gleiche Aufgabe wie in der Anlage Abb. 3.
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Abb. j zeigt eine Anlage, in der die Wirkungsweise des Reduktionsventils
R von dem Ventilorgan JI übernommen wird, das jedoch hierbei wie frühes- seine Lirsprüngliche
Aufgabe erfüllt. 'Man läßt hi:r da, Überströmventil t11 von (lein Druck in der Gegendruckleitung
der Tt--rl@ine auf solche Weise beeinflussen, daß das Ventil etwas öffnet, wenn
der Druck in der genannten Leitung steigt, und umgekehrt dann mehr oder weniger
schließt, wenn die#er I; ruck sinken sollte. Vor der Turbine sitzt, wie in Abb.
3, das überströmventil0, das ebenso wie der Zentrifugalregier S, wie früher erwähnt,
arbeitet.
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Die Anlage arl;eitet wie folgt: Sollte der Druck im Niederdrucknetz
G steigen, so wird das Ventilorgan N so beeinflußt. daß es öffnet und Dampf aus
der Kesselleitung B nach dem Speicher hindurchläßt. Infolgedessen sinkt der Druck
in dieser Leitung B, so daß das Ventil O etwas schließt und die durch die Turbine
zum Niederdrucknetz G strömende Dampfmenge vermindert wird. Der Druck in der Geb
ndruckleitung der Turbine sinkt hierbei, was zur Folge hat, daß das Ventil M mehr
oder weniger schließt. Es wird also eine neue Gleichgewichtslage eintreten.
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Sollte der Druck in der Leitung G dagegen sinken, so schließt das
Ventilorgan M etwas, so daß der Druck in der Leitung B steigt, weshalb O öffnet
und mehr Dampf zur Turbine strömen läßt. Sollte jedoch das Ventil M schon vorher
geschlossen sein oder infolge der Druckverminderung in G vollständig geschlossen
werden, so öffnet T, und der Mehrverbrauch im Netz G wird vom Speicher gedeckt.
Sollte dieser in diesem Zeitpunkt entweder vollständig entladen sein oder entladen
werden, so sinkt der Druck in G und damit auch in der Leitung K noch etwas, weshalb
(las Ventil C) öffnet -und Dampf zum Niederdrucknetz G durchläßt.
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Sollte der Druck in der Leitung B dagegen fallen, so schließt das
Überströmventil0 mehr oder weniger. Die durch die Turbine strömende Dampfmenge wird
deshalb geringer, und deshalb wird, falls dieser Dampf nicht den Verbrauch im Niederdrucknetz
deckt, der Druck in der Gegendruckleitung der Turbine sinken, weshalb M teilweise
oder vollständig schließt. Sinkt der Druck weiter, so öffnet I, und Dampf kann wie
vorhin vom Speichernetz K erhalten werden.
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Sollte der Druck in der Leitug B dagegen steigen, so läßt das Ventil
0 mehr Dampf durch die Turbine zum Niederdrucknetz G strömen. Sollte der Druck in
diesem Netz hierbei steigen, so öffnet das Ventilorgan _i1 und läßt den ÜberSChuß
an Dampf von B zuan Speicher strömen.
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Der Zentrifugalregler S hat auch in dieser Anlage die gleiche Aufgabe
wie in den früher beschriebenen Fällen.
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Abb. 6 zeigt eine Anlage, in der an Stelle der im früheren Beispiel
angeführten Gegendruckturbine eine Anzapfturb.ine eingebaut ist. Die Turbine besteht
aus einem Hochdruckteil T und einem Niederdruckteil LT. Der Niederdr.uckteil ist
direkt an einen Kondensator h angeschlossen. Zwischen dem Hoch- und Niederdruckteil
der Turbine ist ein Zentrifugalregler X eingebaut, der die Dampfmenge zum Niederdruckteil
regelt und ermöglicht, (laß die vön der Turbine abgegebene Leistung in jedem Augenblick
den
vorhandenen Bedarf deckt. Sollte hierbei die von dem Hochdruckteil
der Turbine an den N iederdruckteil abgegebene Dampfmenge nicht hinreichend sein,
so wird der Mangel durch Dampf vom Speicher gedeckt. Dies ist von besonders großer
Bedeutung, wenn große Schwankungen im Kraftbedarf auftreten. Die Ventilorgane O_
und R sind auf gleiche Weise wie in Abb. 3 angeordnet.
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Die Arbeitsweise der Anlage ist dieselbe wie die.der Abb, 3 und geht
mit aller Deutlichkeit aus der zu genannter Abbildung gegebenen Beschreibung hervor.
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Die Ventilorgane D und R können ebenfalls in gleicher
Weise wie in den Abh. d und j angeordnet werden, und die Arbeitsweise fler .Anlage
wird in diesen Fällen die gleiche wie diejenige, die im Anschluß an diese Abbildungen
beschrieben wurde.
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Die Zentrifugalregler S und X können auch in bekannter Weise durch
einen einzigen Zentrifugalregler ersetzt werden, der zuerst die (lern N iederdruckteil
zuströmende Dampf irrenge regelt und erst dann, wenn dieser Zufluß vollstündig geschlossen
worden ist, die durch den Hochdruckteil der Turbine ströinende Dampfmenge zu regeln
beginnt.
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Abb. ; zeigt eine mit einer Anzapfturbine versehene Anlage, in der
die beiden die Turbine regelnden Ventilorgane auf -eine andere als früher beschriebene
Weise angeordnet werden. In dieser Anlage ist zwischen dem HoA- und N iederdriickteil
der Turbine außer dem Zentrifugalregler X ein Überströmventil Z angeordnet, das
durch den Anzapfdruck geregelt wird und so arbeitet, dai3 es mehr Dampf zum Niederdruckteil
der Turbine strömen läßt, falls der Druck in der Anzapfleitung aus irgendeiner Ursache
steigen sollte. Das andere Ventil O ist in die Anzapfleitung der Turbine hinter
der Abzweigung zum N iederdruckteil L' eingebaut und wird wie vorher voar Druck
in der Leitung B beeinfußt. Die in der Anlage angeordneten Z;entrifugalregler arbeiten
so, claß der Zentrifugalregler S vor denn Hochdruckteil der Turbine die zu diesem
Turbinenteil strömende Dampfmenge bei normaler Drehzahl der Turbine reg"-lt. Der
Regler X dagegen arbeitet nur dann, wenn die Drehzahl der Turbine aus irgendeiner
Ursache über diesen Wert :teigen sollte. Diese Arbeitsweise ist - genau wie vorhin
- dadurch angedeat#,t worden, daß der bei normaler Drehzahl arbeitende Regler S
finit ausgestreckten Armen gezeichliet worden ist, wä hr?nd der bei erhöhter Drehzahl
arbeitende Regler X mit herabhängende:i Armen gezeichnet wurde.
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Die Anlage arbeitet wie folgt: Sollte der Druck im Niederdruclcnetz
G aus irgendeinem Anlaß steigen, so öffnet das \vlltilorgan Z mehr oder weniger
und läßt mehr Dampf dem Niederdruckteil U der Turbine zuströmen. Infolgedessen -wird
die Drehzahl der Turbine sich etwas erhöhen, weshalb der Zentrifugalregler S die
entsprechende Dampfmenge zum Hochdruckteil der Turbine absperrt. Dadurch steigt
der Druck in der Leitung b', was zur Folge hat, daß das Ventil O öffnet. Dies ist
jedoch ohne Einfluß, da das Ventil Z und der Zentrifugalregler S diejenigen Organe
sind, die in diesem Fall die durch die Tsrbine strömende Dampfmenge regeln. Wenn
der Druck in B noch -,veitersteigt, so öffnet (-las Ventil M und führt den Dampfüberschuß
dein Speicher F zu.
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Sollte der Druck im Niederdrucknetz G sinken, so schließt das Ventil
Z mehr oder weniger und sperrt den zum Niederdruckteil LT strömenden Dampf zum Teil
oder ganz ab. Das hat zur Folge, daß mehr Dampf in das N iederdrucknetz G gelangt.
Gleichzeitig aber sinkt auch die Drehzahl der Turbine etwas, weshalb nun der Zentrifugalregler
S eine reichlichere Dampfzufuhr zum Hochdruckteil T der Turbine ermöglicht, welch
letzterer nunmehr den Teil der Belastung übernimmt, um welchen <fier Niederdruckteil
tj infolge Schließens des Ventils Z entlastet wurde. Der größere Dampfbedarf in
G wird in weitgehendstem Maße teils durch diejenige Dampfmenge gedeckt, die vom
Niederdruckteil der Turbine abgesperrt wird, und teils durch diejenige Menge, um
«-elche die durch den Hochdruckteil strö_nende Dampfmenge vergrößert wird. Sollte
jedoch der Bedarf in G durch diese Dampfmenge nicht gedeckt werden, so sinkt der
Druck in G weiter, und das Ventil I öffnet und läßt Dampf von Speichernetz IL einströmen.
Sollte dadurch, daß mehr Dampf der Turbine zugeführt wird, der Druck in der Leitung
B allzusehr sinken, so schließt das Ventilorgan D_ etwas und sperrt einen Teil des
rin das Ni.ed,2rdrucknetz strömenden Dampfes ab. Der Bedarf muß hier also vom Speichernetz
1i ge-
deckt werden.
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Sollte der Druck in der I:eitung B aus irgend::inem Anlaß steigen,
#o öffi:et das Ventilorgan O_ etwa, und läßt mehr Dampf dein N iederdrucknetz zuströmen.
Findet sich in dieseln Netz keine: Verwendung für diesen Dampf, so steigt der Druck
in der Anzapf-Ieitung der Turbine, das Ventil Z öffn-t und läßt mehr Dampf dem N
idrdrucktoil U zuströmen. Dadurch wird die Drehzahl der Turbine sich erhöhen, «-eshalb
der Zentrifugalregier S einen Teil der d:ni Hochdrucktal zuströmenden Dampf:r,enge
absperrt. Der Druck 1n B steigt deshalb noch mehr, was zur Folg hat, daß das Ventilo:
gar 1I öffnet und den Dan-pfüherschuß (lern Speicher F zuführt.
Sollte
hingegen der Druck in der Leitung B aus irgendeinem Grunde sinken, so schließt zuerst
das Ventilorgan M zum Teil oder ganz, falls <lies Organ vorher geöffnet war.
Sinkt der Druck weiter, so schließt auch das Ventil Q mehr oder weniger und spert
einen Teil der Dampfmenge ab, die durch die Turbine dem Niederdrucknetz zuströmt.
Der Druck in der Anzapfleitung wird dadurch etwas steigen, was zur Folge hat, daß
das Ventil 7. etwas öffnet und mehr Dampf dem Niederdruckteil der Turbine zuströmen
läßt. Die Drehzahl der Turbine erhöht sich dadurch, weshalb der Zentrifugalregler
S einen Teil des Dampfes, der dem Hochdruckteil der Turbine zugeführt wurde, absperrt.
Der im Niederdrucknetz G entstehende Dampfmangel wird hierbei gedeckt werden durch
Dampf vorn Speicher F und, falls dieser hierbei schon entladen sein oder dadurch
entladen werden sollte, so öffnet das Ventil 0 und führt Frischdampf von den Kesseln
zu.
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Abb. 8 zeigt eine Anlage, die mit einer Turbine ausgerüstet ist, die
zwei Anzapfstellen besitzt. In dieser Anlage ist ein weiteres Dampfnetz B, vorhanden,
an das Dampfverbraucher P, angeschlossen sind. Außerdem sind zwischen diesem Netze
und dem Speichernetz K zwei Ventile M, und 0, eingebaut, die auf gleiche Weise beeinflußt
werden und ebenso arbeiten wie die Ventile 17 und O. Die Turbine besteht aus drei
Teilen I', 7' und t=, deren letztrer Teil T.' an den Kondensator l%' angeschlossen
List. Zwischen Hoch-und 1,Titteldruckteil der Turbine sind zwei Ventilorgane Q und
R eingebaut. Q ist, wie früher, ein t'berströmventil, das jedoch jetzt vorn Anzapfdruck
hinter dem Hochdruckteil der Turbine beeinflußt wird. R ist, wie früher, ein Reduzierv.entil,
das vom Druck in der Anzapfleitung hinter dem lhitteldruckteil der Turbine beeinflußt
wird. Vor dem Hochdruckteil dar Turbine sind außerdem ein -Überströmventil _0, und
ein Zentrifugalregler S angeordnet. Dieser Zentrifugalregler S sowohl als auch der
zwischen Hoch- und Mitteldr:uckteil eingebaute Zentrif@ugalregler S, arbeiten nur,
wenn die Drehzahl der Turbine die normale überschreitet. Der Zentrifugalregler K
regelt die Dampfmenge zum Niederdruckteil der Turbine und arbeitet bei normaler
Drehzahl der Turbine.
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Sieht man von dein Hochdruckteil der Turbine und dem Hochdrucknetz
B ab, so erhält man genau dieselbe Anlage, wie in Abb. 6 dargestellt. Die Arbeitsweise
der Anlage dürfte daher ohne weitere Schwierigkeit unter Zuhilfenahme der für die
früheren Abbildungen geltenden Beschreibung hervorgehen, nur muß man beachten, daß
die in der Leitung B auftretenden Schwankungen durch die zwischen B und B, eingesetzten
Ventilorgane auf die Leitung B, übertragen werden.
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Die Reglerorgane können in derartigen Netzen bei mit zwei Anzapfungen
versehenen Turbinen auch auf solche Weise angeordnet werden, wie in den Beschreibungen
zu Abb. 6 und 7 angedeutet wird, was auch daraus hervorgeht, daß die :Mittel- und
N ieder druckteile dieser Turbine den Turbinenteilen F und TI in erwähnten Beschreibungen
vollständig entsprechen.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Deutlichkeit
halber angegeben worden, daß jede der von Druck oder Geschwindigkeit herrührenden,
regelnden Anregungen - die die zu der Maschine bzw. Maschinenteilen strömenden Dampfmengen
regeln - ihr eigenes, vor der Maschine bzw. Maschinenteil eingebautes Ventilorgan
beeinflussen. Diese Hintereinanderschaltung wird dadurch bedingt, daß jede einzelne
Anregung für sich die Dampfzufuhr zur Maschine bzw. zum Maschinenteil abschließen
können soll, unabhängig davon, wie die andern Anregungen sich dabei verhalten, d.
h. unabhängig davon, ob irgendeine der andern Anregungen bei dieser Gelegenheit
öffnen und mehr Dampf zur Maschine bzw. zum Maschinenteil strömen lassen wollten.
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Eine derartige Anordnung mehrerer Ventilorgane unmittelbar nacheinander
verursacht jedoch ganz bedeutende Druckverluste in dem durch die Ventile strömenden
Medium - in diesem Fallre Dampf. Es ist daher oft zweckmäßiger, diese Anregungen
auf ein einziges Organ einwirken zu lassen, das die Dampfzufuhr zur Maschine regelt.
Im folgenden soll eine derartige Ausführungsform beschrieben werden, bei der zwei
Drucke und bei gewissen Gelegenheiten die Geschwindigkeit der Maschine ,ein einziges
vor der Maschine eingebautes Ventilorgan beeinflussen.
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In Abb. 9 bezeichnet a das in die Rohrleitung 3 eingesetzte Ventil,
.4 bedeutet einen durch Druckflüssigkeit gesteuerten Servomotor, dessen Kolben 5
mit den Ventilteilen 6 verbunden ist. Die Druckflüssigkeit strömt vorn bzw. zum
Servomotor so, wie die Pfeile andeuten, und wird durch einen Steuerkolben 7 geregelt,
dessen jeweiilige Stellung unter Vermittlung des Gestänges 8, 9 und io von der jeweiligen
Lage der Platte i i abhängt. Diese Platte wird durch eine Feder 1a aufwärts gedrückt.
Über der Platte sind die Organe für die verschiedenen Anregungen angeordnet.
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Der Dampfdruck beeinflußt zwei Kolben 13 und 14, auf die in entgegengesetzter
Richtung die Federn 15 und 16 einwirken. Die Drucke sind so angeschlossen, daß der
Druck, bei dessen Steigerung (las Ventil 'ganz oder
teilweise schließen
soll, auf den Kolben 14 einwirken soll, während der Druck, bei dessen Steigerung
das Ventil mehr oder minder öffnen soll, auf den Kolben 13 einwirken soll.
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Wenn man sich diese Anordnung beispielsweise auf eine Anlage nach
Abb.3 angewendet denkt, so entspricht die Anordnung des Kolbens i d. dem Ventil
R und die Anordnung des Kolbens 13 dem Ventil O. Die Kolbenstangen 17 und 18 sind
ausgebohrt, und in ihnen gleiten die Stifte 19 und 2o. Zwischen diesen Stiften und
den Kolbenstangen sind außerdem zwei Federn 21 und 22 angeordnet. Der Zentr ifugalregler
S kann außerdem mittels des Gestänges 23 und 24 :in gewissen Grenzlagen die Platte
i i beeinflussen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Stange 2d., die mit zwei verstellbaren
Anschlägen 25 und 26 zu beiden Seiten der Platte i i versehen ist, finit totem Gang
in der Platte i i gleitet.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Sollte beispielsweise der Druck
über dein Kolben 14 aus irgendeiner Ursache steigen, so bewegt sich dieser Kolben
nebst der Kolbenstange 18 abwärts, und da die Feder 22 steifer ausgeführt ist als
Feder 12, so bewegt sich auch die Platte i i nach unten, sobald kein toter Gang
mehr zwischen der Feder 22 und der Kolbenstange 18 vorhanden ist. Bewegt sich die
Platte 1i nach unten, so wird aber auch der Steuerkolben 7 nach abwärts verschoben,
wodurch Druckflüssigkeit über den Kolben 5 des Servomotors d. tritt, der demnach
sich nach unten bewegt, wodurch das Ventil ganz oder teilweise schliießt. Mit der
Abwärtsbewegung des Kolbens 5 wird der Steuerkolben 7 in bekannter Weise in seine
Mittellage zurückgeführt.
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Sollte dagegen der auf den Kolben 14 einwirkende Druck fallen, so
hat dies zur Folge, daß die Platte i i mit Hilfe der Feder 12 auf -w iirts bewegt
wird, soweit nicht irgendeine andere auf die Platte einwirkende Anregung die Regelung
übernimmt. Bewegt sich jedoch die Platte aufwärts, so wird auch der Steuerkolben
7 aufwärts bewegt, und die Druckflüssigkeit tritt unter den Kolben 5 des Servomotors
-, weshalb also cla. Ventil mehr oder weniger öffnet.
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Sollte der auf den Kolben 13 einwirkende Druck aus irgendeinem Anlaß
steigen, so bewegt sich dieser Kolben aufwärts, wobei die. Feder 15 zusammengepreßt
wird und die Platte i i sich mit Hilfe der Feder 12 aufwärts bewegen kann, soweit
nicht irgendeine der andern Anregungen dies verhindert. Diese Aufwärtsbewegung der
Platte würdewie oben auseinandergesetzt - ein -mehr oder weniger weites Offnen des
Ventils zur Folg; haben.
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Sollte dagegen der Druck unter dem Kolben 13 aus irgendeinem Grunde
fallen, so bewegt der Kolben sich unter dem Einfluß der Feder 15 abwärts; dabei
wird durch die Abwärtsbewegung der etwa sich vorfindende tote Gang zwischen der
Kolbenstange 17 und der Feder 21 überwunden, worauf die Platte i i abwärts bewegt
und das Ventil ganz oder teilweise geschlossen wird.
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Sollte jedoch irgendeine der Druckanregungen ein zu starkes Offnen
des `'entiles verursachen, d. 11. sollte dadurch die Drehzahl der hinter dein Ventil
befindlichen Dampfmaschine über die normale steigen, so bewirkt der Zentrifugalregler
S eine Abwärtsbewegung der Stange 24., wobei der Anschlag 25 die Platte i i zu einer
Bewegung abwärts zwingt, was, wie oben beschrieben, zur Folge hat, daß das Ventil
mehr oder weniger schließt. Der Zentrifugalregler S übernimmt in diesem Fall also
die Regelung.
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Sollte durch die Einwirkung von irgendeiner der Druckanregungen eine
z.ti kleine Dampfmenge der Dampfmaschine zugeführt werden, so sinkt deren Drehzahl,
und wenn diese ihre unterste Grenze erreicht hat, übernimmt der Zentrifugalregler
S -weil der Anschlag 26 sich gegen die Platte i i anlegt -die Regelung. Durch diese
Abwärtsbewegung des Zentrifugalreglers S wird nämliche die Platte i i gehoben, und
das Ventil 2 wird -wie oben beschrieben - mehr oder weniger geöffnet. Sollte bei
dieser Gelegenheit irgendeine der übrigen Anregungen das Ventil schließen wollen,
so hat dies zur Folge, daß die Federn 21 bzw. 22 zusammengepreßt werden, wodurch
also die Einwirkung dieser Anregungen aufgehoben und demnach der Zentrifugalregler
allein ausschlaggebend für die Regelung wird. An Stelle der Kolben 13 und 14 können
natürlich auch Membranen, Bälge o. dgl. verwendet werden.
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Das Ventil 2 mlit den Tellern 6 braucht natürlich nicht ein auf diese
Weise vor der Maschine bzw. :Maschinenteil in die Leitung eingebautes Ventil sein,
sondern kann beispielsweise oft bestehen aus dem Regelorgan der Maschine, so daß
zum Beispiel die Füllung der Maschine durch Einwirkung der Anregungen verändert
wird. Bei Turbinen ist es oft zweckmäßig, die Anregungen auf das Regelorgan der
Turbine einwirken zu lassen, wobei dieses Regelorgan für Drosselregelung oder für
Partialregelung gebaut sein kann.