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Ferndrehzahlverstellvorrichtung für selbsttätige Wasserkraftmaschinen-Geschwindigkeitsregler
mit Flüssigkeitshilfsmaschinen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ferndrehzahlverstellvorrichtung
für Wasserkraftmaschinen-Geschwindigkeitsregler mit Flüssigkeitshilfsmaschine, welche
geeignet ist, behufs Parallelschaltung mit anderen Kraftrraschinen, besonders in
elektrischen Wechselstromanlagen,, die zuzuschaltende Maachine auf die zur störungsfreien
Einschaltung erforderliche (synchrone) Drehzahl zu bringen und nach erfolgter Parallelschaltung
die Belastung auf die einzelnen Kraftmaschinen nach Detriebserfordernis zu verteilen.
Hierzu «-ar es bisher üblich, die Regler mit kleinen, die Drehzahlverstellung bewirkenden
Elektromotoren zu versehen, die durch Schalter von jener Stelle (Schalttafel) aus,
5.n. welcher sämtliche Meß- und Regelvorrichtungen der elektrischen Anlage vereinigt
sind, in Betrieb zu setzen sind.
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Bei parallel geschalteten Wasserkraftma--xhin.en, bei welchen Wert
auf restlose Ausnutzung der Betriebsmenge gelegt wird, erfolgt zweckmäßig die Belastungseinstellutlg
entweder von Hand oder selbsttätig nach Maßgabe der jeweils vorhandenen Betriebsstoffmenge.
Bei Wasserkraftmaschinen mit nicht speicherbarem Betriebswasser z. B. werden in
das oft sehr weit vom Geschwindigkeitsregler entfernte offene ZufluBwasser Sch-,vimmereinrichtungen
o. dgl. eingebaut, die selbsttätig nach Maßgabe des Wa3serstandes die Belastung
(Beaufsc'hlagung) der Wasserkraftmasc'hine einstellen. Zur Übertragung der Schwimmerbewegung
auf die Drehzahlverstellvorric'htung des Reglers werden zumeist gelenkige Getriebe
angeordnet, die so ausgebildet sind, daß zur Sicherung der Regelstabilität ein gewisser
Zusammenhang zwischen den Stellungen des Schwimmers und den Beaufschlabungen der
Kraftmaschine erzwungen wird.
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Die Erfinduns; besteht nun zunächst darin, daß bei Geschwindigkeitsreglern
mit Flüssigkeitshilfsrnaschine zur Ferndrehzahlverstellung eine besondere mittels
eines in beliebiger Entfernung vom Geschwindigkeitsregler
anzuordnenden
Steuerventils zu steuernde Verstelhnaschine angeordnet wird, deren Steuerbewegungen
(Stellungen) ausschließlich von dem ihre Steuerung bewirkenden Antriebsorganen (Handhebel,
Handrad, Betriebsmengenmesser u. dgl.) beherrscht wird, wobei zur Bewegungsübertragung
zwischen Fernsteuerventil und dessen Antriebsorganen einerseits und Verstellmaschine
oder anderen Teilen der Kraftmaschine oder deren Regler anderseits als flüssige
Mittel ausschließlich die Betriebisflüssigkeit des Wasserkraftmaschinenreglers und
als feste Mittel ausschließlich die Rohrleitung der Steuerflüssigkeit verwendet
werden. Diese Verstellmaschine kann zweckmäßig in das Steuergetriebe zwischen Fliehkraftpendel,
Reglerhilfsmaschme und zugehörigem Steuerventil so eingebaut werden, daß, ohne das
Fliehkraftpendel zu belasten und seine Regelfähigkeit ungünstig zu beeinflussen,
die zu einer bestimmten Stellung der Reglerhilfsmaschine gehörende Beharrungsstellung
des Fliehkraftpendels und damit die Beharrungsdrehzahl des letzteren und auch die
der Wasserkraftmaschine im Bereiche des bleibenden Ungleichförmigkeitsgrades des
Fliehkraftpendels geändert werden kann. Ferner werden gegenüber den bekannten Ferndrehzahlverstellvorrichtungen
wesentliche bauliche Vereinfachungen erzielt. Es werden nicht nur die von der Schalttafel
gesteuerten Elektromnotore mit ihren Triebwerken und sonstigen Zubehör entbehrlich,
die insbesondere dann, wenn z. B. der Geschwindigkeitsregler einer Wasserkraftmaschine
zugleich als kombinierter Wasserstandsregler behufs restloser Betriebswasserverarbeitung
ausgebildet ist, zusammen mit einem, das Fliehkraftpendel nicht durch Zusatzkräfte
belastenden Eingriffsgestänge der Schwimmervorrichtung und der üblichen Nahdrehzahlverstellvorrichtung
eine verwickelte Reglerbauart bedingen. Die erfindungsgemäße Verstellmaschine, die
sieb auch auf zweckmäßige Weise mit der Nahdrehzahlverstellvorrichtung zusammenbauen
läßt, kann nämlich bei Inbetriebsetzung der Wasserkraftmaschine zunächst auf ein
an der Schalttafel befindliches Fernsteuerventil zur Synchronisierung behufs Parallelschaltung
der Maschine geschaltet und nach erfolgter Parallelschaltung mittels eines am Regler
angeordneten Umschaltehahnes auf ein zweites, von der Schwimmervorrichtung der Wasserstandsregelung
beherrschtes Fernsteuerventil umgeschaltet werden. Bei solchen Reglern werden auch
besondere Übertragungsvorrichtungen des Wasserstandsmessers (Schwimmer) entbehrlich,
jedenfalls auch bei Anordnung einer Hilfsflüssigkeit für den Wasserstandsmesser
das Übertragungsgestänge zwischen diesem und dem Geschwindigkeitsregler vermieden,
wodurch auch der Hilfsflüssigkeitsbehälter eine größere Aufstellungsfreiheit erhält.
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Erfindungsgemäß werden ferner besondere Vorrichtungen angeordnet,
die bewirken, daß ohne Zuhilfenahme gelenkiger Getriebe jeder vom Maschinenwärter
erkennbaren Beharrungsstellung des Fernsteuerventils eine bestimmte Beharrungsstellung
der Drehzahlverstellmaschine zugeordnet wird, womit auch die Regelstabilität bei
Regelung auf restlose Betrieb:swasserausnutzung bei Wasserkraftmaschinen gesichert
wird.
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In Abb. i ist ein Geschwindigkeitsregler mit Hilfsmaschine und Nahdrehzahlverstellvorrichtung
gezeichnet. Der im Steuerzylinder i verschiebbare Steuerkolben 2 wird durch d;as
vom Fliehkraftregler 3 unter Vermittlung des Steuergestänges 4 und 5 bewegte Steuerventil
6, das an die Flüssigkeitszuflußleitung 7 und die Abflußleitung 8 angeschlossen
ist, gesteuert, Die Rückführung dei Steuerventils 6 in die unwirksame Stellung geschieht
durch die Bewegung des Steuerkolbens 2 unter Vermittlung des Steuergestänges 9,
4 und _5. Das obere Ende der Stange 9 ist mit Gewinde io versehen, auf welchem die
als Handrad ausgebildete Mutter i i und damit der auf letzterer gelagerte Hebel
4. längsverstellbar angeordnet ist, um der Stellung des Steuerkolbens 2 eine bestimmte
- Beharrungsstellung des Fliehkraftreglers 3 und damit eine im Bereich des bleibenden
Ungleichförmigkeitsgrad-es des Fliehkraftreglers beliebig einstellbare, an der Stellung
des Zeigers 12 erkennbare Beharrungsdrehzahl zuordnen zu können.
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In Abb.2 ist eine Reglerausführung mit Nah- und Ferndrehzahlverstellvorrichtung
nach dem Erfindungsgedanken gezeichnet. Der Fliehkraftregler 3 bewegt den Hebel
¢ mittels Hebels 13, der auf der Kolbenstange 14 des Drehzahlverstellkolbens 15
gelagert ist. Letzterer ist im Steuerzylinder 16 verschiebbar und kann durch das
in beliebiger Entfernung vom Regler angeordnete Fernsteuerventil 17, das mit den
Flüssigkeitsleitungen 7 und 8 durch die Leitungen 18 und i9, mit Drehzahlverstellzylinder
16 durch die Leitungen 2o und 21 verbunden ist, gesteuert werden. Die Ferndrehzahlverstellung
erfolgt dadurch, daß der Ventilkörper des Fernsteuerventils 1,7 mittels Handrad
23 vorübergehend aus der unwirksamen Stellung, die ,an der Stellung des Zeigers
22 erkennbar ist, gedreht wird, wobei die Flüssigkeitsdrücke zu beiden Seiten des
Steuerkolbens 15 solche Änderungen erfahren, daß der Kolben 15 eine entsprechende
Bewegung ausführt und eine Drehzahländerung nach Maßgabe der Stellung des Zeigers
24 bewirkt. Beide Drehzahlverstellvorrichtungen
können unabhängig
voneinander und gleichzeitig gehandhabt werden; für die gesamte Drehzahländerung
ist die Summe der Angaben der Zeiger i2 und 2¢ maßgebend.
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- In Abb.3 ist eine Ausführungsart gezeichnet, bei welcher die Nahdrehzahlverstellvorrichtung
auf dem fernverstellbaren Teile der Ferndrehzahlverstellvorrichtung angeordnet ist.
Durch diese bauliche Vereinfachung wird auch erreicht, daß die Gesamtdrehzahlverstellung
an nur einem Zeiger ersichtlich gemacht werden kann. Die verlängerte Kolbenstange:
des Fernverstellkolbens 15 ist, mit dem Gewinde io für die als- Handrad ausgebildete
Verstellrnutter i i versehest; so daß -der Zeiger die mittels Mutter i r.' als auch
die-;emittels Fernsteuerventil 17 hewirkte - Drehzahlverstellung, und zwar die .Summe
beider -Verstellungen, erkennen läßt:-.: : -_ Beim Parallelbetrieb von Wasserkraftmaschinen
muß behufs wirtschaftlicher Ausnutzung der Wasserkraft die Drehzahlverstellung zweckmäßig
derart erfolgen, daß stets die jeweils vorhandene Betriebswassermienge verarbeitet
wird. Dies-kann unabhängig von der Aufmerksamkeit und Geschicklichkeit des Maschinenwärters
selbsttätig dadurch geschehen, daß das Fernsteuerventil durch den Stand des Oberwassers
der Nass :erkraftmaschine, beispielsweise vermittels eines in das Oberwasser eingebauten
Schwimmers, so lange beeinflußt wird, bis durch die damit erzielte Drehzahlverstellung
eine dem vorhandenen Eetriebswasser entsprechende Beaufschlagung der Wasserkraftmaschine
erreicht wird.
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In Abb. ¢ ist eine Ausführung gezeichnet, bei welcher die Verstellung
des Fernsteuerventils sowohl durch den Maschinenwärter als auch selbsttätig durch
eine Schwimmervorrichtung erfolgt. Der vom Oberwasser der `Vasserkraftrraschine
gehobene oder gesenkte Schwimmer 27 bewgt mittels der Stange 26 und des Hebels 2_5'
das Fernsteuerventil 17. Der Drehpunkt des Hebels 25 kann mittels der Schraubenspindel
des Handrades 23 behufs Beivirkung der Drehzahl- und Beaufschlagungsverstellung
durch den Maschinenwärter gehoben oder gesenkt werden.
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Damit der Maschinenwärter an der Stellung des Fernstenerventils auch
die jeweils. bewirkte Größe der Ferndrehzahlverstellung erkennen kann und bei selbsttätiger
Verstellung durch den Stand des Oberwassers einer Wässerkraftwaschine die Stabilität
des Regelvorganges gesichert wird, werden zweckträßig Fernsteuerventil und Fernverstellhilfsmaschine
so ausgeführt, daß jeder Beharrungsstellung des ersteren eine bestimmte Beharrung3stellung
des letzteren entspricht. In den Abb. 5, ti und ; sind solche Verstellhilf,maschinen
mit zugehörigen: Fernsteuerventilen gezeichnet.
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Die Ausführung nach Abb. 5 besitzt einen Verstellkolben 15, der durch
die Feder 28, die sich mit dem oberen Ende gegen den Steuerzvlinder 16 stützt, und
durch den unter ihm herrschenden Flüssigkeitsdruck im Gleichgewicht gehalten wird.
Durch die Leitung 29 und die Drosselöffnung 31 gelangt Druckflüssigkeit in den Raum
unterhalb des Kolbens 15, von hier durch die Leitung 30 zum Fernsteuerventil 17,
in welchem sie die durch Drosselventilstift 32 veränderliche Drosselöffnung durchströmt
und von hier zurück zum Sammelraum des Reglers. Durch das Handrad 23 kann. die vom
Drosselventilstift 3.2 gebildete Drosselöffnung und damit auch der Flüssigkeitsdruck
unterhalb .des Kolbens 15 geändert werden, und- da jeder Beharrungsstellung- des
Kolbens 15 infolge der von dieser abhängigen Spannung der Feder 28 ,ein bestimmter
Flüssigkeitsdruck unterhalb des Kolbens 15 zukommt, so entspricht im Beharrungszustande
jeder Stellung des Zeigers 22 - des Fernsteuerve'ntils ein bestimmter, vom
Zeiger 2,1 des Fernverstellkolbens 1s angezeigter Betrag der Drehzahlverstellung.
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In den Ausführungen nach Abb.6 und 7 wird die Abhängigkeit der Stellung
des Verstellkolbens 15 von der Stellung des Fernsteuerventils dadurch erreicht,
daß eine Drosselöffnung durch. einen vom Verstellkolben 15 bewegten Drosselventilstift
33 verändert wird, wobei die Feder 28 entfällt. In Abb.6 werden die Räume oberhalb
und unterhalb des Verstellkolbens i 5 durch die zugehörigen Drosselöffnungen 3 r
und 34 mit Druckflüssigkeit gespeist. Der Flüssigkeitsdruck im Raume oberhalb des
Verstellkolbens 15 kann durch Verstellung des Drosselstiftes. 32 mittels Handrades
23 des Fernsteuerventils 17 geändert werden, wodurch eine Bewegung des Verstellkolbens
15 eintritt, die so lange dauert, bis der mit dem Verstellkol.-ben 15 bewegliche
Drosselventilstift -33 durch entsprechende Änderung der zugehörigen Drosselöffnung
eine mit der oberhalb des Isolbens 15 gleich große Druckänderung unterhalb des Kolbens-i5
bewirkt hat.
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In Abb. 7 ist der V erstellkolben i-5 als Stufenkolben ausgeführt,
und sowohl der kleinere ringförmige Raum oberhalb des Kolbens 15 als auch der größere
unterhalb desselben sind ohne Zwischenschaltung von Drosselöffnungen an die Druckleitung
29 angeschlossen. Die in den Raum unterhalb des Kolbens 15 gelangende Flüssigkeit
fl_eft durch die im -Stromkreis hintereinandergeschalteten Drosselventilstifte 33
des Kolbens 15 und 32 des Femsteuerventils in den Sammelraum zurück. Der verringerte
Flüssigkeitsdruck unterhalb
dies Kolbens 15 ist abhängig von der
Summe der durch die Drosselventilstifte 32 und 33 freigegebenen Drosselöffnungen,
so daß bei einer Verstellung des Fernsteuerventils 17 der Drehzahlverstellkolben
15 eine Bewegung 'ausführt, die so lange dauert, bis die Summe der Drosselöffnungen
bei 32 und 33 wieder den für das Gleichgewicht des Kolbens 15 erforderlichen Betrag
erreicht hat-